1、1. Wolfspeed：全球第三代半導體龍頭Cree 成立于 1987 年，于 1993 在納斯達克上市，原是集 LED 外延、芯片、封裝、 LED 照明解決方案、化合物半導體材料、功率器件和射頻于一體的著名制造商和行業(yè)領(lǐng)先者，現(xiàn)更名為 Wolfspeed，專注于碳化硅和氮化鎵材料、功率和射頻應用的設(shè)備，是目前全球最大的碳化硅功率器件供應商。1.1. 發(fā)展歷史及主營產(chǎn)品Wolfspeed 原為 Cree 主營第三代化合物半導體業(yè)務的部門。公司技術(shù)最初商業(yè)化應用于 LED 市場，致力于推動 LED 照明變革。自 2017 年，公司開始戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)型，將發(fā)展重心轉(zhuǎn)移至 Wolfspeed 部門，并于

2、次年宣布將創(chuàng)建一家更加集中的強大半導體公司，為 Wolfspeed、其核心功率和射頻業(yè)務提供發(fā)展基金。2018 年 3 月，公司宣布收購英飛凌的射頻功率業(yè)務，穩(wěn)固了 Wolfspeed 在射頻碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）技術(shù)方面的領(lǐng)導地位。公司分別于 2019 年、2021 年出售其照明業(yè)務與 LED 業(yè)務，2021 年 10 月正式更名為 Wolfspeed，專注于第三代化合物半導體領(lǐng)域的開發(fā)與創(chuàng)新。圖 1：Wolfspeed 公司歷史重要事件梳理數(shù)據(jù)來源：公司官網(wǎng)，截至 2021 年底，公司主營業(yè)務產(chǎn)品主要包括：1）功率產(chǎn)品，主要包括碳化硅 MOSFET 及裸芯片、碳化硅肖特基二

3、極管、功率模塊以及柵極驅(qū)動板；）射頻產(chǎn)品，主要包括 28V、40V、50V 寬帶應用場景的 GaN HEMT 器件以及適用于不同波段的碳化硅基氮化鎵和 LDMOS 功率晶體管的產(chǎn)品組合；）材料產(chǎn)品，主要包括碳化硅裸晶圓、外延片以及碳化硅晶圓上的 GaN 外延層。此外，公司還提供射頻代工服務。圖 2：Wolfspeed 主營產(chǎn)品（截至 2021 年底）數(shù)據(jù)來源：公司官網(wǎng)，6 / 32東吳證券（香港）1.2. 股權(quán)結(jié)構(gòu)及管理層公司股權(quán)向機構(gòu)投資者集中，個人持股比例低，股權(quán)較分散。公司股份的持有者主要為機構(gòu)投資者，主要包括：資本集團公司、貝萊德有限公司、領(lǐng)航投資集團、ClearBridge Inve

4、stments、摩根大通、道富集團等。個人持股數(shù)合計不足 1%，其中公司總裁兼首席執(zhí)行官格雷格·洛持股 0.42%，首席財務官尼爾·雷諾茲持股 0.13%，其余個人持有者主要為公司董事會成員。圖 3：Wolfspeed 股權(quán)結(jié)構(gòu)（截至 2022 年 1 月）數(shù)據(jù)來源：Bloomberg，公司的管理團隊具有豐富管理經(jīng)驗和深厚技術(shù)背景，使公司戰(zhàn)略更具前瞻性?？偛眉媸紫瘓?zhí)行官格雷格·洛，曾擔任飛思卡爾半導體公司的總裁兼首席執(zhí)行官，領(lǐng)導其成為高性能、混合信號半導體行業(yè)的領(lǐng)導者；首席財務官尼爾·雷諾茲是一位經(jīng)驗豐富的財務主管，曾在全球科技公司領(lǐng)導過各種財務職能；首

5、席技術(shù)官約翰·帕爾莫爾是 Wolfspeed 創(chuàng)始人之一，IEEE 院士，專注于為功率和射頻商業(yè)應用開創(chuàng)突破性的半導體技術(shù)，負責碳化硅和氮化鎵電子設(shè)備的加工和器件設(shè)計領(lǐng)域的 386 篇出版物和 75 項美國專利。圖 4：Wolfspeed 當前高級管理層數(shù)據(jù)來源：公司官網(wǎng)，公司加快專利研發(fā)，鞏固在碳化硅制備領(lǐng)域、功率和射頻器件研發(fā)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。截至 2021 年 11 月，公司合計擁有 2939 項公開及申請中專利，其中 412 項與碳化硅制備核心技術(shù)相關(guān)，1212 項與功率器件的開發(fā)相關(guān)，1315 項與射頻器件的開發(fā)相關(guān)。強7 / 32東吳證券（香港）大的研發(fā)能力給公司帶來業(yè)內(nèi)的

6、技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，有助于加快新技術(shù)的商業(yè)化。圖 5：Wolfspeed 專利布局（截至 2021 年 11 月）數(shù)據(jù)來源：公司官網(wǎng)，1.3. 財務梳理營收實現(xiàn)六季度連續(xù)增長，業(yè)務需求旺盛。受益于功率設(shè)備解決方案的強勁需求， FY22Q2 公司實現(xiàn)營收 1.73 億美元，環(huán)比增長 11%，同比增長 36%；公司凈虧損 1860萬美元，每股攤薄虧損 0.16 美元。由于公司目前大量在建工廠相關(guān)設(shè)備仍處于測試階段，基本無法產(chǎn)生收入，公司收入和虧損面均為指導范圍內(nèi)的樂觀情形。分部門來看，1）功率業(yè)務：由于碳化硅產(chǎn)品在電動汽車和工業(yè)市場的采用率超預期，功率設(shè)備業(yè)務同比增長超 100%，相關(guān)直銷和分銷客戶顯著

7、增加；2）射頻業(yè)務：5G 和美國國防領(lǐng)域需求堅實，射頻設(shè)備業(yè)務有所增加；3）材料業(yè)務：150mm 碳化硅襯底需求依然強勁，收入增長與上一季度基本持平，且隨著公司產(chǎn)能爬坡，供需關(guān)系匹配狀況更加良好。圖 6：Wolfspeed 營收變化（百萬美元）圖 7：Wolfspeed 毛利及毛利率變化 數(shù)據(jù)來源：Wind，數(shù)據(jù)來源：Wind，公司毛利率波動向好，有望持續(xù)改善。不考慮公司的照明和 LED 業(yè)務，僅 Wolfspeed部門而言，其毛利率波動主要有三個階段：FY2017-2019，部門毛利率持續(xù)處于 45%-50%的高位；FY2020-2021，受疫情影響，且由于工廠擴建、部分設(shè)施的利用率不足，部

8、門毛利率持續(xù)下滑至 31%水平，其中 FY2021Q4 毛利率為 32.3%；FY2022 至今，隨著工廠轉(zhuǎn)型、產(chǎn)能爬坡，另受益于折舊費用減少，公司毛利率持續(xù)改善，F(xiàn)Y2022Q1 毛利率達33.5%、Q2 毛利率達 35.4%，公司毛利率 Q3 指引為基于Q2 水平進一步改善 0.5-1.5pct。公司預期將通過優(yōu)化杜倫工廠（Durham）效率、莫霍克谷工廠（Mohawk Valley）投產(chǎn)8 / 32東吳證券（香港）爬坡、產(chǎn)品線過渡至 200mm 等降本途徑達到毛利率 50%以上的遠期目標。圖 8：Wolfspeed 凈利潤及凈利率圖 9：Wolfspeed 資產(chǎn)負債率及投資活動現(xiàn)金流數(shù)據(jù)

9、來源：Wind，數(shù)據(jù)來源：Wind，公司資本支出規(guī)模較大，現(xiàn)金流相對充裕。公司正處于產(chǎn)品轉(zhuǎn)型、加速研發(fā)和固定設(shè)備大量投入的陣痛期，資本開支、運營費用較高。FY2022Q1 為公司投資高峰期，公司運營費用為 8600 萬美元，主要受到公司對莫霍克谷 200mm 試驗線研發(fā)投入影響；資本支出為 2.09 億美元，莫霍克谷該季度啟動成本約為 860 萬美元；而賬面現(xiàn)金和其他流動資產(chǎn)約 8.5 億美元，足以支撐其開支。FY2022Q2，公司持續(xù)對 200mm 產(chǎn)品線進行研發(fā)和營銷投入，運營費用為 8660 萬美元；隨著莫霍克谷產(chǎn)能釋放，資本支出小幅下降，約為 1.44 億美元；而現(xiàn)金和其他流動資產(chǎn)共約

10、 7 億美元，仍保持在較充裕水平。2. 需求端：碳化硅市場空間及發(fā)展節(jié)奏碳化硅材料具有明顯的性能優(yōu)勢，在電動汽車、軌交、電網(wǎng)等領(lǐng)域都具有可觀的應用前景。碳化硅是第三代半導體材料，與第一、二代半導體材料相比，具有更寬的禁帶寬度、更高的熱導率、更高的擊穿電場、更高的電子遷移率等性能優(yōu)勢，使得器件有耐高壓、耐高溫和高頻的性能。體現(xiàn)在產(chǎn)品上，導通損耗低，從而提高效率；簡化散熱，從而減小體積；簡化外圍組件，從而降低其他成本。隨著下游行業(yè)對半導體功率器件輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性需求的持續(xù)增加，碳化硅材料、器件已實現(xiàn)從研發(fā)到規(guī)模化量產(chǎn)的跨越，進入產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展階段。圖 10：碳化硅材料優(yōu)勢及發(fā)展趨勢數(shù)

11、據(jù)來源：全球化合物半導體產(chǎn)業(yè)競爭格局及未來發(fā)展機遇，9 / 32東吳證券（香港）碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈主要由襯底、外延、器件、應用等環(huán)節(jié)組成。碳化硅晶片作為半導體襯底材料，根據(jù)電阻率不同可分為導電型、半絕緣型。導電型襯底可用于生長碳化硅外延片，制成耐高溫、耐高壓的碳化硅二極管、碳化硅 MOSFET 等功率器件，應用于新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域；半絕緣型襯底可用于生長氮化鎵外延片，制成耐高溫、耐高頻的 HEMT 等微波射頻器件，主要應用于 5G 通訊、衛(wèi)星、雷達等領(lǐng)域。圖 11：碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)來源：天科合達、天岳先進招股書，整理下游需求增長曲線陡峭，全球碳化硅市場規(guī)模持續(xù)擴

12、大。據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，到 2025 年，全球電力電子領(lǐng)域碳化硅市場規(guī)模將超過 30 億美元，較 2020 年的 7 億美元 CAGR 超過 37%。具體到細分領(lǐng)域，隨著成本持續(xù)下降，碳化硅器件與硅基器件價差逐步縮小，加速進入新能源汽車供應鏈；碳化硅材料性能優(yōu)越，能夠高效管理熱量累積、提升太陽能轉(zhuǎn)換效率，有望加速滲透光伏市場；碳化硅器件具有大功率、高效率的性能優(yōu)勢，應用于鐵路和電機驅(qū)動器，有望打開軌交市場；受 5G 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)推動，射頻功放器件市場呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，碳化硅襯底市場前景廣闊。圖 12：全球碳化硅電力電子市場規(guī)模（百萬美元）圖 13：全球碳化硅下游應用領(lǐng)域（2020 年）數(shù)據(jù)來源

13、：Yole，數(shù)據(jù)來源：Yole，2.1. 電動車新能源汽車銷量及滲透率快速提升，是碳化硅市場的重要驅(qū)動力。能源安全、“雙碳”、工業(yè)自主三大訴求疊加，新能源汽車迎來市場驅(qū)動拐點，進入非線性增長新階段。10 / 32東吳證券（香港）據(jù)中汽協(xié)和乘聯(lián)會數(shù)據(jù)，2021 全年新能源汽車累計銷售 352.1 萬輛，同比增長 158%，滲透率達 14.8%，較 2020 年提升 9 pct。展望 2022 年，據(jù)中科院院士歐陽明高預測，新能源汽車全年銷量有望達到 500 萬輛，市場滲透率超過 20%。新能源汽車作為碳化硅的重要應用終端，拉動市場規(guī)模快速增長。碳化硅優(yōu)越特性加持，伴隨價格進一步下降，有望加速滲透

14、新能源車產(chǎn)業(yè)鏈。碳化硅材料耐高頻、易散熱、高電流密度、低功率損耗，能夠解決新能源汽車輕量化、續(xù)航里程、高電平要求等需求痛點，目前主要用于主逆變器，搭載碳化硅功率模塊，部分用于 OBC 和 DC/DC，搭載單管器件。此前影響碳化硅器件放量的主要約束為成本經(jīng)濟性問題，現(xiàn)今隨著晶圓生產(chǎn)制造成本下行、與硅基器件價差持續(xù)縮小，同時若考慮散熱系統(tǒng)成本節(jié)約、空間節(jié)約、電驅(qū)系統(tǒng)性能提升和整車價值躍升等附加價值，碳化硅器件已具有一定競爭優(yōu)勢。圖 14：中國新能源車銷量及增速圖 15：碳化硅在新能源車中不同環(huán)節(jié)的應用 數(shù)據(jù)來源：中汽協(xié)，乘聯(lián)會， 數(shù)據(jù)來源：羅姆公司，各車企年報，自特斯拉 Model 3 首次使用碳

15、化硅以來，碳化硅越來越受到新能源汽車市場青睞。特斯拉在 2018 年發(fā)布的 Model 3 首次采用了意法半導體供應的碳化硅 MOSFET 器件，被視為碳化硅上車的風向標事件。隨后，比亞迪、吉利、現(xiàn)代、廣汽、小鵬等車企都發(fā)布了搭載 800V 高電壓平臺的車型，部分車企已經(jīng)將量產(chǎn)時點定在 2022 年。國內(nèi) 2020年發(fā)布的比亞迪漢純電動高性能四驅(qū)版成為國內(nèi)首款采用自研碳化硅模塊的車型，功率密度提升了一倍。通用、豐田、一汽等亦提出了采用碳化硅產(chǎn)品的規(guī)劃。隨著碳化硅器件持續(xù)降本，更多車型有望使用碳化硅。圖 16：碳化硅應用于新能源車的優(yōu)勢圖 17：搭載碳化硅的新能源車型梳理數(shù)據(jù)來源：英飛凌，數(shù)據(jù)來

16、源：各公司公告，11 / 32東吳證券（香港）碳化硅市場規(guī)模測算：隨著新能源車銷量增長，以及碳化硅在各品牌車中的滲透率提升，碳化硅市場呈現(xiàn)快速增長。僅考慮中國新能源車市場，預計從 2020 的 14.6 億元增長到 2024 年的 164.7 億元，年均復合增長率達 83.2%。圖 18：中國新能源車碳化硅市場規(guī)模測算（百萬人民幣）數(shù)據(jù)來源：比亞迪、特斯拉、蔚來等年報，中汽協(xié)，各公司公告，測算2.2. 光伏全球光伏新增裝機容量持續(xù)上升，碳化硅應用市場空間廣闊。隨著光伏投資成本的下降及發(fā)電效率的提升，近年來光伏發(fā)電呈高速發(fā)展態(tài)勢，2011 至 2020 年裝機容量復合增長率達到 28.9%。根據(jù)

17、國際能源署（IEA）數(shù)據(jù)顯示，2020 年全球光伏累計裝機容量達到 760.4GW，占全球新增發(fā)電裝機的三分之一。據(jù) IEA 預估，2021 年全球光伏裝機容量新增 156.1GW，為達到 2050 年凈零排放，2020 年-2030 年的全球太陽能光伏年均增量須達到 422GW。碳化硅主要應用于光伏逆變器，可提升轉(zhuǎn)換效率、降低系統(tǒng)成本，有望高速滲透光伏市場。基于硅基器件的傳統(tǒng)逆變器成本雖較低（僅占系統(tǒng) 10%左右），卻是系統(tǒng)能量損耗的主要來源之一。而碳化硅材料的擊穿電壓是傳統(tǒng)硅的十倍以上，同時具有更高的熱導率、更低的導通電阻、柵極電荷，能夠承受更高的電壓和電流，同時保留了低壓硅器件的開關(guān)頻率

18、優(yōu)勢，確保高轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)雙贏。數(shù)據(jù)顯示，在光伏逆變器中使用碳化硅功率器件可使轉(zhuǎn)換效率從 96%提升至 99%以上，能量損耗降低 50%以上，大幅提高設(shè)備循環(huán)壽命，降低生產(chǎn)成本。據(jù) CASA 預測，到 2048 年，光伏逆變器中碳化硅功率器件占比可達 85%。12 / 32東吳證券（香港）圖 19：全球光伏新增裝機量及增速圖 20：碳化硅應用于光伏領(lǐng)域的優(yōu)勢數(shù)據(jù)來源：IEA，數(shù)據(jù)來源：天科合達招股書，陽光電源，經(jīng)我們測算，碳化硅在光伏領(lǐng)域應用潛在成長空間較大。碳化硅在光伏領(lǐng)域中主要應用于組串式光伏逆變器和集中式光伏逆變器。我們參考 CIIA 光伏逆變器中的組串式和集中式的占比、CASA 預測的

19、碳化硅在光伏逆變器的滲透率，測算全球光伏領(lǐng)域碳化硅市場規(guī)模，2025 年有望達到 75.4 億人民幣。圖 21：全球光伏用碳化硅市場規(guī)模測算（2020-2025E）數(shù)據(jù)來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，測算2.3. 軌交牽引變流器是機車大功率交流傳動系統(tǒng)的核心裝備，碳化硅器件由于具有高溫、高頻和低損耗特性，能夠降低牽引變流器綜合能耗，提升系統(tǒng)的整體效能，符合軌道交通大容量、輕量化和節(jié)能的應用需求。據(jù)西門子為期一年的碳化硅技術(shù)測試成果，碳化硅電車在操作過程中噪音水平較低，且能源消耗減少約 10%；經(jīng)裝車試驗測試，中車株洲所與深圳地鐵集團聯(lián)合研發(fā)的地鐵列車全碳化硅牽引逆變器在節(jié)能化方面表現(xiàn)優(yōu)異，同比硅基 IG

20、BT 牽引逆變器的綜合能耗降低 10%以上，中低速段噪聲下降 5 分貝以上，溫升降低 40以上。碳化硅在軌道交通已有大量應用案例。截至 2021 年 12 月，國內(nèi)已有至少 8 條列車線路采用了碳化硅技術(shù)，日本、歐洲的軌交牽引系統(tǒng)也大面積采用了碳化硅，僅 2021年下半年，日本推出了搭載碳化硅車載設(shè)備、主電路設(shè)備的 E131 Series 500 系列列車；搭載碳化硅牽引變流器的德國慕尼黑 Avenio 有軌電車已通過測試，正式投入使用；歐洲 PINTA 項目將重點在雙系統(tǒng)有軌電車中使用碳化硅，有望在整個歐洲推廣。此外，碳化硅逐步進入高鐵領(lǐng)域，如日本 N700S 新干線、西門子 Velaro

21、列車已引入碳化硅； 2019 年底，Cree 與 ABB 宣布達成合作，助力 Wolfspeed 進入高鐵等市場。13 / 32東吳證券（香港）節(jié)能、高效助推碳化硅滲透，政策環(huán)境積極助力。根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會的數(shù)據(jù)，如果全國城軌全面采用碳化硅，僅 2019 年就可節(jié)省 15.26 億度電，節(jié)省的電量足夠整個北京的軌道交通使用。碳化硅滲透軌道交通得到政策支持，2021 年 8 月，交通運輸部提出和發(fā)布的預期成果包括：形成碳化硅器件應用技術(shù)路線及電力電子變壓器應用技術(shù)路線；通過 3-5 年時間，在動車和城軌牽引系統(tǒng)中完成碳化硅 MOSFET 裝車應用。據(jù)我們測算，僅在軌交牽引變流器領(lǐng)域，202

22、5 年全球碳化硅器件市場規(guī)模將達到33.8 億元，5 年 CAGR 為 29.2%；到 2025 年，中國軌交牽引系統(tǒng)碳化硅器件市場規(guī)模將達到 11.3 億元，5 年 CAGR 為 29.5%。圖 22：碳化硅在軌交領(lǐng)域的應用圖 23：軌交牽引變流器領(lǐng)域碳化硅市場規(guī)模測算 數(shù)據(jù)來源：第三代半導體風向，數(shù)據(jù)來源：智研咨詢，2.4. 充電樁我國充電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速增長，碳化硅應用前景廣闊。中國充電樁市場規(guī)模在 2015 年至 2020 年總體呈增長趨勢，由 2015 年的 12.5 億元增長到 2020 年的 65.3 億元，CAGR 達到 39.2%。根據(jù)中國充電聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至 2021

23、 年 12 月，全國充電基礎(chǔ)設(shè)施保有量達 261.7 萬臺，聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計上報公共類充電樁 114.7 萬臺，同比增長 56.4%，其中直流充電樁 47.0 萬臺，同比增長 52.1%。碳化硅主要應用于直流充電樁中，其高功率能夠提升充電效率、縮短充電時間，有望實現(xiàn)加速滲透。2016 年至 2020 年中國新能源車樁比逐步改善，碳化硅在充電樁的市場規(guī)模預計隨新能源車增長快速放量。根據(jù)中國充電聯(lián)盟和公安部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，初步計算我國車樁比從 2016 年的 4.27 下降到了 2021 年的 3.00。根據(jù)國務院發(fā)布的2030 年前碳達峰行動方案指引和工信部的規(guī)劃，預計到 2025 年我國車樁比應在

24、 2:1 到 3:1 之間，到 2030 年接近1:1 的合理值。新能源汽車作為運輸工具低碳轉(zhuǎn)型的重要推動力，即將進入快速發(fā)展期，與之相匹配的公共基礎(chǔ)配套設(shè)施充電樁也將隨之迎來廣闊的市場前景，帶動碳化硅市場空間持續(xù)擴容。14 / 32東吳證券（香港）圖 24：中國充電樁市場規(guī)模及增速圖 25：新能源車、充電樁保有量及車樁比數(shù)據(jù)來源：頭豹研究院，數(shù)據(jù)來源：中國電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟，公安部，碳化硅在大功率充電領(lǐng)域具備較強的競爭優(yōu)勢，滲透率有望進一步提升。充電樁行業(yè)發(fā)展主要圍繞著大功率直流快充進行，充電模塊是構(gòu)建高功率充電基礎(chǔ)設(shè)施的核心部分。相較于硅基功率器件，使用碳化硅功率器件可以實現(xiàn)高功

25、率密度、超小體積，同時能夠支持快速充電，因此可以實現(xiàn)充電模塊的高效化和高功率化，進而實現(xiàn)充電速度的提升和充電成本的降低。參考泰科天潤提供的一款基于碳化硅的直流快速充電樁，輸出功率為 60kw，其體積比同樣輸出功率的硅基充電樁小 30-35%左右，因而能夠通過散熱性能和所占空間節(jié)省成本。根據(jù) CASA 的測算，2019 年碳化硅在直流充電樁的充電模塊滲透率約 10%，預期未來隨著成本的降低，滲透率將進一步提升。根據(jù)我們測算，2025 年我國應用于直流充電樁的碳化硅功率器件市場規(guī)模將達到27.1 億元，2020-2025 年 CAGR 為 72.7%。圖 26：充電樁碳化硅市場規(guī)模測算（2020-

26、2025E）數(shù)據(jù)來源：頭豹研究院，北理工能源與環(huán)境政策研究中心，充電聯(lián)盟，公安部，測算2.5. 射頻全球氮化鎵射頻器件市場快速擴張，碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）是主流產(chǎn)品和技術(shù)解決方案。據(jù) Yole 預測，到 2024 年，全球氮化鎵射頻器件市場將達到 20 億美15 / 32東吳證券（香港）元，2018-2024 年 CAGR 約 21%。氮化鎵是極穩(wěn)定的化合物，具有高熱導率、高電離度和化學穩(wěn)定性，相較硅和砷化鎵，抗輻照能力更強；同時氮化鎵又是高熔點材料，熱傳導率高，通常采用熱傳導率更優(yōu)的碳化硅襯底，因此氮化鎵功率器件具有較高的結(jié)溫，能夠在高溫環(huán)境下工作。據(jù) Yole 預測，到 2

27、023 年，氮化鎵射頻器件的市場規(guī)模將占 3W以上射頻功率市場的 45%，未來 10 年內(nèi)，氮化鎵將成為射頻應用的主流技術(shù)。5G 基站端氮化鎵射頻器件應用前景廣闊，帶動碳化硅襯底市場空間突破。相比于4G，5G 的通信頻段往高頻波段遷移，而氮化鎵射頻器件更能有效滿足高功率、高通信頻段和高效率等要求，在宏基站和回傳領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)主導位置。伴隨 5G 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，中國氮化鎵射頻器件市場將實現(xiàn)快速發(fā)展。根據(jù)工信部統(tǒng)計，截至 2021 年上半年，我國移動通信基站總數(shù)達 948 萬站，其中 5G 基站總數(shù)達 96.1 萬站，我國已開通 5G 基站數(shù)量全球排名第一。GaN HEMT 是 5G 基站射頻功放主流

28、技術(shù)，碳化硅襯底作為主流解決方案，市場空間將持續(xù)突破。綜合工信部數(shù)據(jù)，根據(jù)我們測算，到 2023 年，中國 5G 射頻領(lǐng)域碳化硅襯底市場規(guī)模將達到 20.9 億元，2020-2023 年 CAGR 達 17.4%。圖 27：碳化硅在射頻領(lǐng)域的應用圖 28：中國 5G 射頻領(lǐng)域碳化硅市場規(guī)模測算數(shù)據(jù)來源：Yole，數(shù)據(jù)來源：工信部，前瞻經(jīng)濟學人，3. 供給端：技術(shù)壁壘及中國產(chǎn)業(yè)鏈3.1. 生產(chǎn)工藝及壁壘碳化硅生產(chǎn)流程主要涉及以下過程：1）單晶生長，以高純硅粉和高純碳粉作為原材料形成碳化硅晶體；2）襯底環(huán)節(jié)，碳化硅晶體經(jīng)過切割、研磨、拋光、清洗等工序加工形成單晶薄片，也即半導體襯底材料；3）外延片

29、環(huán)節(jié)，通常使用化學氣相沉積（CVD）方法，在晶片上淀積一層單晶形成外延片；4）晶圓加工，通過光刻、沉積、離子注入和金屬鈍化等前段工藝加工形成的碳化硅晶圓，經(jīng)后段工藝可制成碳化硅芯片；5）器件制造與封裝測試，所制造的電子電力器件及模組可通過驗證進入應用環(huán)節(jié)。16 / 32東吳證券（香港）碳化硅產(chǎn)品從生產(chǎn)到應用的全流程歷時較長。以碳化硅功率器件為例，從單晶生長到形成襯底需耗時 1 個月，從外延生長到晶圓前后段加工完成需耗時 6-12 個月，從器件制造再到上車驗證更需 1-2 年時間。對于碳化硅功率器件 IDM 廠商而言，從工業(yè)設(shè)計、應用等環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化為收入增長的周期非常之長，汽車行業(yè)一般需要 4-5

30、年。圖 29：碳化硅生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)來源：寬禁帶半導體技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、新材料，就技術(shù)路線而言，碳化硅的單晶生產(chǎn)方式主要有物理氣相傳輸法（PVT）、高溫氣相化學沉積法（HT-CVD）、液相法（LPE）等方法，目前商用碳化硅單晶生長主流方法為相對成熟的 PVT 法。1） PVT 法通過感應加熱的方式在 2300以上高溫、接近真空的低壓下加熱碳化硅 粉料，使其升華產(chǎn)生包含 Si 原子、Si2C 分子、SiC2 分子等氣相物質(zhì)，通過固-氣反應產(chǎn) 生碳化硅單晶反應源；在溫度梯度的驅(qū)動下，這些氣相物質(zhì)被輸運到溫度較低的碳化硅 籽晶上形成碳化硅晶體。整個固-氣-固反應過程都處于一個完整且密閉的生長腔室內(nèi)， 任意

31、生長條件的波動將導致整個單晶生長系統(tǒng)的變化，且由于 200 多種碳化硅的同質(zhì)異 構(gòu)晶型之間能量轉(zhuǎn)化勢壘極低，導致PVT 法下生長系統(tǒng)穩(wěn)定性不佳、晶體生長效率低、易產(chǎn)生標晶型雜亂以及各種結(jié)晶缺陷等嚴重質(zhì)量問題，進一步導致碳化硅材料成本高昂。2） HT-CVD 法起步較晚，其原理是在 1500-2200的高溫下，通入硅烷、乙烷、氫氣等高純氣體，先在溫度較高的裂解反應區(qū)形成 SixCy 的前驅(qū)物，再經(jīng)由氣體的帶動下進入較低溫的籽晶端前沉積形成單晶。因為特氣純度高、雜質(zhì)含量低，因此 HT-CVD 法能夠制備高純度、高質(zhì)量的半絕緣碳化硅晶體；其原料可持續(xù)添加、參數(shù)可調(diào)整，具有產(chǎn)品多樣性等優(yōu)勢。但由于設(shè)備

32、昂貴、高純氣體價格不菲，該方法商業(yè)化慢于 PVT 法。3） LPE 法則類似硅晶制備的提拉法，使用長晶爐結(jié)構(gòu)，碳化硅籽晶固定在籽晶桿前端，石墨坩堝里裝填硅原料以及少量的摻雜物，加熱至硅的熔點以上（1500-1700）。將硅熔化后，加入如過渡金屬元素等助熔劑，在硅的熔體中熔解碳，然后在液相外延通過籽晶向上提拉，借由緩慢降溫使溶液過飽和后在籽晶前端生長出碳化硅單晶。LPE 法雖目前尚未成熟，但優(yōu)勢顯著，可以大幅降低生產(chǎn)溫度、提升生產(chǎn)速度，且在此方法下熔體本身更易擴型，晶體質(zhì)量亦大為提高，因而被認為是碳化硅材料走向低成本的較好路徑，有積極的發(fā)展空間。17 / 32東吳證券（香港）圖 30：碳化硅晶體

33、生產(chǎn)工藝比較數(shù)據(jù)來源：行家說，Snow Intelligence，上海大革智能科技有限公司，碳化硅單晶生長周期長、控制難度大，易產(chǎn)生晶體缺陷。碳化硅常見缺陷包括微管、晶型夾雜、包裹物、位錯、層錯等，且缺陷之間存在相互影響和演變。因此，控制晶體 生長的環(huán)境參數(shù)從而有效控制晶體缺陷是核心技術(shù)難點。在長晶條件極為苛刻的情況下，若要生成低缺陷、高質(zhì)量的碳化硅單晶，需要精確的溫場控制、壓力控制等控制技術(shù)，更需長期的技術(shù)積累和工藝優(yōu)化，形成系統(tǒng)性的晶體缺陷控制技術(shù)。碳化硅襯底環(huán)節(jié)的質(zhì)量水平直接影響下游外延和器件的質(zhì)量，其可靠性至關(guān)重要。襯底也即晶片，其良好的表面質(zhì)量可抑制外延生長中缺陷的產(chǎn)生；如果近表面的

34、殘余損傷未被充分去除，則將導致外延生長的宏觀缺陷。據(jù)研究，襯底中的螺型位錯（TSD）約 98%轉(zhuǎn)化為外延片的 TSD；刃型位錯（TED）則 100%轉(zhuǎn)化為外延片的 TED；基面位錯（BPD）約 95%轉(zhuǎn)化為 TED，少量維持 BPD。其中 TSD 和 TED 會引發(fā)局部載流子壽命降低，但基本不影響最終的碳化硅器件的性能，而 BPD 則會引發(fā)器件性能的退化，導致導通電阻及漏電流的增加。因此，控制襯底缺陷、提升襯底質(zhì)量，是提高外延片質(zhì)量、器件制備良率、器件可靠性及壽命的重要途徑。圖 31：碳化硅襯底缺陷類型圖 32：長晶核心難點數(shù)據(jù)來源：CASA，數(shù)據(jù)來源：CNKI，碳化硅國產(chǎn)供應鏈不斷優(yōu)化，向國

35、際靠攏。就產(chǎn)業(yè)鏈布局而言，國際龍頭企業(yè)通過調(diào)整業(yè)務領(lǐng)域、整合并購等方式積極向上下游延伸、建立垂直集成平臺，大力完善產(chǎn)業(yè)布局，如 Wolfspeed 和 ROHM 提供從襯底到最終器件的整體解決方案；而國內(nèi)企業(yè)則相對規(guī)模較小，各環(huán)節(jié)較為分散：天科合達、天岳先進等廠商專注于碳化硅襯底，東莞天域、瀚天天成等廠商專注于外延片，華潤微、泰科天潤、揚杰科技、聞泰科技、士蘭微18 / 32東吳證券（香港）等廠商則專注于器件制造。襯底廠商現(xiàn)亦有晶棒出售業(yè)務；三安集成、世紀金光等目前已形成碳化硅垂直產(chǎn)業(yè)鏈布局。隨著市場需求的增加、產(chǎn)能擴張伴隨優(yōu)勝劣汰，向上下游延伸或謀求合作將成為國產(chǎn)供應鏈重要的降本和資源整合的

36、路徑。圖 33：碳化硅國產(chǎn)供應鏈玩家梳理數(shù)據(jù)來源：半導體行業(yè)觀察，CASA，企查查，3.2. 供應鏈產(chǎn)能梳理3.2.1. 襯底環(huán)節(jié)海外龍頭寡頭壟斷，國內(nèi)企業(yè)奮起追趕。碳化硅襯底龍頭 Wolfspeed 在 1991 年便打造了第一片碳化硅襯底，1993 年實現(xiàn) 30mm 襯底商用化，2015 年推出 8 英寸碳化硅襯底。其他海外襯底領(lǐng)軍廠商如羅姆、II-VI、意法半導體也在 2005 年前進軍相關(guān)領(lǐng)域，截至 2021 年已具備 8 英寸襯底的生產(chǎn)能力。相比而言，國內(nèi)襯底廠商起步晚，國內(nèi)襯底巨頭天科合達和天岳先進分別在 2006 年與 2012 年具備 2 英寸襯底片能力。截至 2021年，國外

37、已實現(xiàn) 6 英寸碳化硅襯底產(chǎn)品商用化，主流廠商陸續(xù)研發(fā)出 8 英寸襯底樣品。國內(nèi) 碳化硅 商業(yè)化襯底仍以 4 英寸為主，并向 6 英寸過渡。技術(shù)難度升級，技術(shù)壁壘加固，國內(nèi)廠商迎難而上。天科合達 2020 年實現(xiàn) 6 英寸襯底規(guī)?；慨a(chǎn)，同時著力研發(fā) 8 英寸襯底。天岳先進在五年內(nèi)實現(xiàn)從 4 英寸量產(chǎn)至 6 英寸量產(chǎn)的躍升，19 年也同樣實現(xiàn) 6 英寸量產(chǎn)。國內(nèi)企業(yè)有望突破壁壘、實現(xiàn)同步發(fā)展。圖 34：海內(nèi)外龍頭襯底商用化時間軸梳理數(shù)據(jù)來源：各公司公告，整理東吳證券（香港）19 / 32海外襯底廠商布局大規(guī)模擴產(chǎn)，力求 2025 年前釋放產(chǎn)能。Wolfspeed、羅姆、II-VI 等巨頭都有

38、5 倍以上的產(chǎn)能擴建規(guī)劃。羅姆計劃從 2019 到2025 年擴產(chǎn) 6 倍，即從 5 萬片左右年產(chǎn)能擴產(chǎn)到 3040 萬片。II-VI 則在 2020 年提出計劃，5 年內(nèi)產(chǎn)能將擴大 5-10 倍，2024 年將量產(chǎn) 8 英寸襯底。而作為全球的碳化硅襯底龍頭，Wolfspeed 更是在 2019 年推出了 5 年實現(xiàn) 30 倍擴產(chǎn)計劃，宣布將投資 10 億美元分別在北卡羅來納州和紐約州建造全新的可滿足車規(guī)級標準的8 英寸功率和射頻襯底制造工廠，將碳化硅晶圓制造能力提高多達 30 倍，并使碳化硅材料生產(chǎn)增加 30 倍，從而滿足 2024 年的預期市場增長。未來兩年 Wolfspeed 將逐步擴張

39、產(chǎn)能至約合 10 萬片/月（等效 6 英寸）。圖 35：碳化硅襯底全球市占率（2021 年）及海外廠商產(chǎn)能梳理數(shù)據(jù)來源：Wolfspeed 官網(wǎng)，羅姆公司年報，半導體行業(yè)觀察，國內(nèi)廠商規(guī)劃投資規(guī)模較大，而投資落地情況不足預期，有效產(chǎn)能不足。據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會半導體材料分會（CEM）統(tǒng)計，截至 2021 年中，全國碳化硅襯底規(guī)劃投資超 300 億元，預計規(guī)劃年產(chǎn)能達 200 萬片，而 2020 年全國碳化硅產(chǎn)能則僅為約 11萬片。根據(jù) CASA 對國內(nèi)的各類碳化硅投資項目情況的跟蹤調(diào)查，每年所宣稱的投資額均超過 100 億元，但目前投資到位、建設(shè)并投產(chǎn)的項目仍然較少。其主要原因歸納如下： 1

40、）部分項目建設(shè)周期長、進度慢；2）項目資金需求量大、協(xié)調(diào)要求高，最終并未實質(zhì)落地；3）部分項目的規(guī)劃脫離實際，導致后續(xù)執(zhí)行難以落實。圖 35：碳化硅襯底國內(nèi)產(chǎn)能梳理數(shù)據(jù)來源：各公司公告，整理，產(chǎn)能統(tǒng)計時間截止 2021 年底20 / 32東吳證券（香港）3.2.2. 器件環(huán)節(jié)碳化硅器件未來可期，器件廠商增加供給迎需求。據(jù) Yole 預測，碳化硅器件應用空間將從 2020 年的 6 億美金快速增至 2030 年的 100 億美金。面對廣闊的發(fā)展前景，國內(nèi)各大器件產(chǎn)商積極擴產(chǎn)。另據(jù) CASA，2020 年底，國內(nèi)至少已有 8 條 6 英寸碳化硅晶圓制造產(chǎn)線，另有約 10 條碳化硅生產(chǎn)線正在建設(shè)。三

41、安光電、泰科天潤等主要企業(yè)已有相應產(chǎn)線，同時仍在積極擴建。總投資 160 億元的湖南三安半導體基地一期項目正式于 2021 年 6 月份投產(chǎn)，將打造國內(nèi)首條、全球第三條碳化硅垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈，計劃月產(chǎn)三萬片 6 寸碳化硅晶圓。泰科天潤的湖南項目于 2019 年年底正式開建，主要建設(shè) 6英寸碳化硅基電力電子芯片生產(chǎn)線，滿產(chǎn)后可實現(xiàn) 6 萬片/年的 6 英寸碳化硅功率芯片。比亞迪半導體、南京百識電子等企業(yè)也在建設(shè)產(chǎn)線。圖 37：碳化硅器件國內(nèi)產(chǎn)能梳理數(shù)據(jù)來源：各公司公告，芯智訊，全球半導體觀察，電子發(fā)燒友，極客網(wǎng)等，整理4. 海內(nèi)外對標：國產(chǎn)廠商的成長路徑4.1. 國產(chǎn)現(xiàn)狀：對標海外差距較大國內(nèi)廠商

42、較海外仍然有較大差距。從營收規(guī)?？矗瑑H以 Wolfspeed 本部門為例，其 2020 財年營收為 470.7 百萬美元（折合人民幣 3,071.3 百萬元），而天岳先進 2020 財年營收為 424.8 百萬元，體量約為 Wolfspeed 的七分之一；2019 財年，天岳先進的營收僅為 Wolfspeed 營收規(guī)模的十四分之一，天科合達的營收則僅達到了 Wolfspeed 營收的 4%左右，規(guī)模差距較大。雖目前體量較小，但國內(nèi)廠商加速成長，收入同比增速較高。其中天岳先進 2019、2020 財年營收分別同比增長 97.3%、58.2%，而 Wolfspeed 2019 財年營收同比增速為

43、65.8%，2020 財年營收則同比下降 18%。21 / 32東吳證券（香港）從毛利率看，國產(chǎn)長期仍需攻堅克難。Wolfspeed 本部門 2020 財年毛利率為 39.2%，天岳先進毛利率則為 38.7%，已十分接近；截至 2021Q3，天岳先進毛利率達 35.3%，超出 Wolfspeed 2021 財年的 31.3%，但應該正視公司毛利率背后產(chǎn)品的差異。Wolfspeed正處于晶圓廠成本過渡時期，伴隨 200mm 產(chǎn)能爬坡，據(jù)公司遠期指引，毛利率將攀升至 50%。目前國產(chǎn)廠商仍以 4 英寸為主，逐步向 6 英寸過渡，若要保持長期競爭優(yōu)勢，國產(chǎn)廠商仍需不懈追趕。圖 38：海內(nèi)外龍頭收入對

44、比（百萬人民幣）圖 39：海內(nèi)外龍頭毛利率對比數(shù)據(jù)來源：Wind（美元兌人民幣采用歷史匯率），數(shù)據(jù)來源：Wind，國內(nèi)龍頭與海外龍頭的同尺寸產(chǎn)品在技術(shù)參數(shù)上仍有差距。雖然國產(chǎn)廠商已經(jīng)具備一定的生產(chǎn)能力，但仍存在單晶性能一致性差、成品率低、成本高等問題，產(chǎn)能較低。海內(nèi)外龍頭產(chǎn)能差距較大，仍需較長時間追趕。根據(jù)天岳先進招股書，公司在 2021年 1-6 月碳化硅襯底產(chǎn)能 2.8 萬片；天岳先進目前在上海臨港新建工廠，預計 2022 年試生產(chǎn)，2026 年達產(chǎn) 30 萬片。天科合達在 2020 年 Q1 產(chǎn)能約 5000 片（等效 6 英寸）；目前于北京大興在建的新工廠預計 2022 年初投產(chǎn)，產(chǎn)能

45、可達 12 萬片。2019 年，Wolfspeed宣布未來 5 年投資 10 億美元用于擴大碳化硅產(chǎn)能，將在紐約州建立新工廠及擴建現(xiàn)有工廠；2021 年投資者日，公司宣布當前碳化硅襯底的總產(chǎn)能為 16.7 萬平方英尺，約合 85 萬片每年（等效 6 英寸），未來兩年將逐步擴張產(chǎn)能至 24.2 萬平方英尺，約合 123 萬片每年（等效 6 英寸）。圖 40：海內(nèi)外龍頭產(chǎn)品對比（襯底質(zhì)量）數(shù)據(jù)來源：天岳先進招股說明書，天科合達官網(wǎng)，22 / 32東吳證券（香港）國內(nèi)龍頭天岳先進客戶集中度較高，與主要客戶合作時間較長，合作關(guān)系的穩(wěn)定性及可持續(xù)性良好。天岳先進 2018-2020 年向前五名客戶合計銷

46、售金額占當期銷售總額的比例分別為 80.15%、82.94%、89.45%，客戶集中度較高。天岳先進與客戶 B 于 2014 年建立合作關(guān)系，雙方于 2019 年簽訂了銷售框架協(xié)議，客戶 B 開始向天岳先進批量采購， 2020 年客戶 B 成為天岳先進的第二大客戶。2021 年雙方簽訂了全年上萬片的采購框架協(xié)議。天岳先進的下游領(lǐng)域均具有廣闊前景，同時，天岳先進與大客戶均達成穩(wěn)定良好的戰(zhàn)略合作關(guān)系，與重要客戶均有長期合作的意愿，未來的業(yè)務合作量有望持續(xù)增長。天科合達客戶集中度相對分散。海外龍頭 Wolfspeed 的 2021 財報顯示，其當年前三大客戶分別為意法半導體、艾睿電子和住友電氣工業(yè)株

47、式會社，此外沒有單一客戶占營業(yè)收入超過 10%。類似地，天科合達 2020 年 1-3 月主要客戶為客戶 B、客戶 D（合計占營業(yè)收入的 21%），三安集成、客戶 A 以及廣西梧州星億系公司，此外沒有單一客戶占營業(yè)收入超過 10%。海內(nèi)外龍頭研發(fā)經(jīng)費相差數(shù)十倍，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)拓展任重而道遠。海外龍頭 Wolfspeed技術(shù)團隊經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展已經(jīng)形成完整的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈，且與下游企業(yè)深度合作。2020年 6 月與宇通集團簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，2021 年 10 月與通用汽車簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議。圖 41：海內(nèi)外龍頭客戶對比圖 42：海內(nèi)外龍頭研發(fā)水平對比數(shù)據(jù)來源：天岳先進（2020 年）、天科合達（2020 年

48、 1-3月）招股書，Wolfspeed 公告（2021 年），數(shù)據(jù)來源：各公司公告，；注：天科合達研發(fā)費用數(shù)據(jù)為 2019 年、專利數(shù)據(jù)為 2020 年 1-3 月，其余公司全部數(shù)據(jù)為 2020 年圖 43：國內(nèi)外技術(shù)水平差距數(shù)據(jù)來源：產(chǎn)業(yè)鏈訪談（縱軸代表水平得分），23 / 32東吳證券（香港）整體看，行業(yè)需求快速增長及半導體國產(chǎn)化浪潮為國產(chǎn)供應鏈帶來機遇。碳化硅供需趨緊，2021 年，僅特斯拉一家需求便可消化近 50 萬片 6 寸襯底產(chǎn)能，國產(chǎn)缺貨帶來導入機會。國產(chǎn)碳化硅廠商積極擴產(chǎn)、投研發(fā)，隨著技術(shù)發(fā)展不斷成熟，驗證進展推進，未來有望實現(xiàn)放量。圖 44：碳化硅供需趨緊帶來國產(chǎn)化機遇圖 4

49、5：國內(nèi)龍頭大力擴產(chǎn)、投研發(fā)數(shù)據(jù)來源：特斯拉官方微博，Munro & Associates，GaN世界，wolfspeed 公告，測算數(shù)據(jù)來源：各公司招股書，競爭要素：優(yōu)先導入供應鏈，上車驗證。碳化硅器件十分重視工藝，需要不斷循環(huán)迭代驗證，優(yōu)先導入供應鏈對于獲取份額具有重要意義。圖 46：國內(nèi)外產(chǎn)品迭代情況數(shù)據(jù)來源：各公司招股說明書，各公司公告，半導體行業(yè)觀察，4.2. 關(guān)鍵問題探討4.2.1. 降成本路徑市場關(guān)注降本速度，襯底降本先行。碳化硅的成本直接決定了滲透率，影響市場規(guī)模，因此需要密切關(guān)注產(chǎn)業(yè)降本節(jié)奏。以山東天岳為例，其 2020 年整體成本（除股份支付成本）中，營業(yè)成本占比

50、66.2%；其主要原材料采購金額中，石墨件、石墨氈為主要原材料，采購金額占比分別為 34.74%、48.87%。襯底降本快于器件，襯底發(fā)展類似于 LED 行業(yè)。LED 行業(yè)早期成本較高，被國外廠商壟斷，國內(nèi)的三安等企業(yè)切入市場后開始快速降價，實現(xiàn)了份額的提升，帶來行業(yè)24 / 32東吳證券（香港）格局洗牌。襯底制造難度高于 LED，但仍有一定可比性，我們判斷未來降成本速度將快于器件。圖 47：山東天岳成本拆解圖 48：山東天岳材料成本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來源：天岳先進招股書，數(shù)據(jù)來源：天岳先進招股書，長晶效率提升為最重要降本因子。我們以山東天岳披露的公開數(shù)據(jù)做測算，就襯底降本的詳細路徑及因子做一個探討。在

51、 6 寸片轉(zhuǎn)為 8 寸片的情況下，降本的貢獻因子大小排序為：長晶效率提升一倍>切片損失較少一倍>良率提升 10%>晶圓尺寸加大>產(chǎn)能擴張 10 倍。圖 49：襯底降成本因子拆分圖 50：襯底降本曲線數(shù)據(jù)來源：天岳先進、天科合達招股書，wolfspeed 材料，測算注：假設(shè)良率從 70%提升至 80%數(shù)據(jù)來源：天岳先進、天科合達招股書，4.2.2. 遠期盈利能力良率提升較慢，國產(chǎn)廠商短期盈利能力有待提升。碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)環(huán)節(jié)較長，襯底制作環(huán)節(jié)就包括晶體生長和切磨拋等，整體來看技術(shù)難度較大，工藝進展緩慢，目前國產(chǎn)廠商大多處于實驗室階段，尚不具備大批量供貨能力。盈利能力方面

52、，Wolfspeed公布的 2021 年毛利率為 31.3%，國產(chǎn)廠商由于產(chǎn)品階段的不成熟，財務數(shù)據(jù)不具有顯著可比性，有待產(chǎn)能和良率的進一步提升，以及產(chǎn)品正式的驗證、通過、迭代。單爐出片量與整體良率為盈利核心影響因素。我們拆解產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)單爐出片量和整體良率為盈利關(guān)鍵影響指標，單爐出片量也對應晶體生長速度。通過山東天岳和天科合達公開數(shù)據(jù)進行測算，我們認為良率達 30%、單爐年產(chǎn)量 1000 片 4 寸片時，可以達到盈虧平衡。如果維持單爐年產(chǎn)量 1000 片 4 寸片，良率提升到 50%以上，有望實現(xiàn) 30%以上的利潤率。25 / 32東吳證券（香港）圖 51：良率-產(chǎn)量敏感性分析數(shù)據(jù)來

53、源：天岳先進、天科合達招股書，測算注：單爐產(chǎn)出量單位為片/年4.2.3. 遠期格局推演國產(chǎn)化率有望提升，份額有望提升 10以上。我們復盤了第一代半導體硅和第二代半導體砷化鎵的發(fā)展歷史，探尋碳化硅與其的同與不同。回顧第二代半導體砷化鎵的發(fā)展，砷化鎵在手機射頻領(lǐng)域和光電子領(lǐng)域占據(jù)了主導地位，而碳化硅主要應用于電力電子領(lǐng)域，下游應用的區(qū)別使得它們的發(fā)展方向有較大差別。砷化鎵產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)有襯底外延生產(chǎn)、IC 設(shè)計、晶圓制造/代工、IC 封裝測試，下游應用包括手機射頻、LED、激光、光伏等。襯底環(huán)節(jié)，僅 IQE 和全新光電兩家就占比 89%，外延環(huán)節(jié)中 IQE 和全新光電合計占比達 79%。晶圓制造環(huán)

54、節(jié)，穩(wěn)懋獨占全球 71%的市場份額，一家獨大。器件市場中，美國 Skyworks 占據(jù) 32%的市場份額，其他廠商競爭較為充分。圖 52：砷化鎵產(chǎn)業(yè)鏈及下游應用數(shù)據(jù)來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，Yole，碳化硅的市場格局演化可能更加類似第一代半導體硅片，市場集中度仍然較高但龍頭合計市占率逐步下降。就硅片而言，2015-2020 年全球前五大硅片制造商合計市占率分別為 98%，91%、94%、93%、92%、87%，CR5 在 6 年時間整體下降 11pct。碳化硅產(chǎn)業(yè)中國產(chǎn)份額較低，2020 年國內(nèi)龍頭天科合達全球份額僅 4%，未來國產(chǎn)份額提升空間或大于硅片。以天科合達為代表的國產(chǎn)廠商有機會加速擴產(chǎn)，

55、擠壓海外廠商市場份額。26 / 32東吳證券（香港）圖 53：全球碳化硅襯底市場格局演變圖 54：全球硅片市場格局演變（2015-2020）數(shù)據(jù)來源：Yole，Wolfspeed，數(shù)據(jù)來源：SEMI, SUMCO, Garter，國產(chǎn)有望長出大公司。當前碳化硅襯底市場格局呈現(xiàn)寡頭壟斷，以導電型碳化硅襯底為例，近三年全球前三大碳化硅襯底制造商 Wolfspeed、貳陸、羅姆合計市占率分別為 88%、87%、89%。較高的市場集中度體現(xiàn)了行業(yè)的高進入門檻和競爭壁壘。Wolfspeed作為行業(yè)龍頭，獨占近 60%份額，說明技術(shù)學習曲線相對陡峭，一旦跑出競爭優(yōu)勢，可以維持較持續(xù)的競爭優(yōu)勢。國產(chǎn)廠商目前

56、呈現(xiàn)百花齊放態(tài)勢，但行業(yè)終局更有可能會跑出贏家，長出較大體量的公司。行業(yè)發(fā)展后期有望發(fā)生并購潮。第一代半導體硅片的市場格局演變中，各大制造商均通過并購來擴大市場份額。回顧龍頭硅片制造商發(fā)展歷史，日本信越化學 1996 年并購了意大利硅企業(yè) SIMCOA，擴大了硅原材料生產(chǎn)。日本 Silicon United Manufacturing Corp.于 2002 年并購 SUMITOMO 和 MITSUBISHI，更名為 SUMCO，市場份額成為全球第二，并于 2006 年又收購了 KOMATSU。中國臺灣環(huán)球晶圓 2012 年收購 CoorsTek， 2016 年收購 Topsil 和 SunEdison，