电子设备行业深度研究：SiC：功率皇冠上的明珠，行业进入黄金期

[Table_Title] 电子设备行业深度研究 SiC：功率皇冠上的明珠，行业进入黄金期 2021 年 12 月 20 日 [Table_Summary] 【投资要点】 ◆ SiC 高性能材料，适用于高压、高频场景。与 Si 相交，SiC 禁带宽度更大，热导率、击穿电厂强度更高，在高压高频等应用场景具有优势。与 SI 器件相较，SiC 器件的特性有 1）耐高温，SiC 器件的极限工作温度为 600℃以上，Si 器件不能超过 300℃。2）易散热，SiC 材料的热导率是 Si 的 2-3 倍，因此 SiC 器件对散热设计的要求更低。3）低损耗，相同规格下，SiC MOS 的总能量损耗较 Si IGBT 降低 70%。4）可实现更高的工作频率。因此 SiC 器件适用于高频率开关、650V-3.3kV高压场景，目前制约 SiC 大规模应用的因素是价格，我们预计随着上游衬底产能逐步释放，良率提高，价格或将逐步降低。 ◆ SiC 市场进入风口期。根据 Yole 数据，全球 SiC 功率器件市场规模将从 2019 年的 5.4 亿美元增加至 2025 年的 25.6 亿美元，CAGR 为 30%，根据 CASA Research 数据，2020-2025 年中国 SiC、GaN 电力电子器件市场规模 CAGR 为 45%，新能源汽车和光伏储能是 SiC 功率器件增长的主要推动力。补能焦虑是新能源汽车阿喀琉斯之踵，汽车 800V 高压平台技术逐渐冒尖，使用 SiC 的新能源汽车系统成本或与使用 Si 器件成本相差不大，因此我们认为汽车高压平台涌现促进 SiC 器件渗透率提升。此外 SiC 器件能够促进能源高效转换，在光伏储能领域也起着至关重要作用，CASA 预计至 2025 年光伏逆变器中 SiC 器件占比将提升至 50%。 ◆ 产能扩张+衬底尺寸扩大是未来的趋势。 SiC 晶圆制造难度较大，全球 SiC 晶圆供给紧张，美国在 SiC 晶圆市占率较高，我们认为主因发达国家较早布局 SiC 晶圆片。各国纷纷布局 SiC 产业，通过产能扩张和扩大衬底尺寸缓解产能紧平衡的状态，中国也在加大投资力度缩小与国外差距。中国与全球在 SiC 产业的差距表现有：1）衬底：目前全球 SiC 衬底从 6 吋向 8 吋逐渐演变，中国 SiC 商业化衬底以 4 吋为主，正在逐步向 6 吋过渡。2）外延：全球 6 吋 SiC 外延已商业化，且研制出 8 吋产品，而国内基本实现 4-6 吋外延供给。3）器件：全球 SiC 器件电流和电压设计大于中国，全球量产 SiC 二极管电压分布在 600V-3300V，电流覆盖 2A-100A，SiC 晶体管量产产品击穿电压主要分布在 650V-1700V，导通电流超过 100A，推出的 SiC MOS 最高导通电流和击穿电压分别为 140A 和 6500V,而中国二极管覆盖电压为650V-1700V，电流达到 50A，SiC MOS 电压覆盖 650V、1200V 和 1700V。 ◆ SiC 行业技术壁垒较高。SiC 衬底成本在 SiC 器件制造成本中占比较高，目前 PVT 为主流晶体生长法，工艺难点包括 1）生长环境苛刻，黑匣子操作难以控制；2）生长速度慢，晶体尺寸扩大难；3） SiC 存在加工困难、制造效率低、制造成本高等问题。在器件制造过程中，主要挑战在于设备和工艺以及材料的选择和供应。 [Table_Rank] 强于大市（维持） [Table_Author] 东方财富证券研究所 证券分析师：刘溢 证书编号：S1160521090001 联系人：刘溢 电话：18721372809 [Table_PicQuote] 相对指数表现 [Table_Report] 相关研究 《英飞凌聚焦三代半导体，22 年收入预计实现双位数增长》 2021.11.22 《把握市场景气度向上发展机遇》 2020.12.29 《面板产业景气度提升，关注产业链协同发展》 2020.12.11 《第三代半导体大有可为》 2020.10.09 《集成电路板块再迎政策支持，全产业链或将受益》 2020.08.06 -11.71%-5.50%0.70%6.91%13.11%19.32%12/202/204/206/208/2010/20电子设备沪深300挖掘价值 投资成长 [T行业研究 / 电子设备 / 证券研究报告 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 2 [Table_yemei] 电子设备行业深度研究 【配置建议】 ◆ 投资建议。SiC 作为功率器件行业皇冠上的明珠，发展正当时，建议关注全产业布局公司三安光电，衬底制造公司天岳先进、晶盛机电、露笑科技、东尼电子，外延公司凤凰光学、瀚天天成、东莞天域，器件制造公司时代电气、斯达半导、士兰微、华润微等。 【风险提示】 ◆ 风险提示。SiC 工艺难度大，研发不及预期；衬底成本降低不及预期，或影响 SiC 渗透率；产能扩张不及预期。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 3 [Table_yemei] 电子设备行业深度研究 正文目录 1. SiC：高性能材料，适用于高压、高频场景 .................................................. 5 2. SiC 市场方兴未艾 ............................................................................................. 7 2.1. 需求：新能源之风下，19-25 年全球 SiC 功率器件 CAGR 为 30% ............ 7 2.1.1.新能源汽车：向高电压平台演进过程中，SiC 扮演了不可替代的角色 . 8 2.1.2.光伏储能：SiC 助力能源高效转换 ........................................................... 10 2.2. 供给：产能不足，产能扩张+衬底尺寸扩大满足供需缺口 .................... 11 3. 技术提高 SiC 行业门槛 .............................................................