第三代半导体SIC行业投资机会分析10年20倍成长Word文档格式.docx

1、目前国内的SIC晶片龙头山东天岳、天科合达等已经初具规模，第三代半导体SIC国内外差距较之前传统半导体领域有所减小，这一次 SIC晶片产业爆发和国产替代会同时进行，相关公司将充分受益这一波第三代半导体产业红利。投资建议SIC产业链会有一些新的公司进入，但是原来的IGBT龙头以及其他传统功率器件公司也都会是SIC功率器件的重要玩家，并充分受益于这一波十年以上的产业趋势。建议关注：1）国内IGBT龙头顺势切入SIC领域，关注斯达半导和未上市的比亚迪半导体/中车时代半导体；2）传统功率器件往SIC器件升级切入，包括闻泰科技，华润微、捷捷微电、扬杰科技、新洁能；以及较纯正SIC器件厂商泰科天润等；3）

2、布局SIC设备和材料的露笑科技，第三代半导体SIC/GaN全布局的三安光电；4）SIC晶片领域的天科合达、山东天岳。风险提示SIC成本降低不达预期；SIC器件稳定性可靠性指标不及预期；国内SIC产业链跟国外差距进一步拉大的风险；宏观经济导致行业景气下降的风险。推荐关注公司盈利预测与评级：正文目录1 第三代半导体SIC：性能优异，爆发前夜 1.1第三代半导体SIC材料的性能优势1.2第三代半导体SIC器件的性能优势1.3政策支持VS产业成熟度提升1.4 SiC产业链总结2 SIC器件：10年20倍成长，国内全面布局2.1 应用：新能源车充电桩和光伏等将率先采用2.2 门槛：SIC器件的壁垒和难点

3、2.3 空间&增速：SIC器件未来5-10年复合40%增长2.4 格局：SIC器件的竞争格局3 SIC晶片：高成长高壁垒，国产奋起直追3.1成长分析3.2壁垒分析3.3竞争分析3.4价值分析44.1天科合达4.2山东天岳4.3斯达半导4.4三安光电4.5华润微4.6捷捷微电4.7扬杰科技4.8露笑科技一、第三代半导体SIC：1.1 第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗元素（Ge）半导体材料，应用极为普遍，包括集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都得到了极为广泛的应用；第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）

4、、锑化铟（InSb），主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件（LED），是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。 Si基器件在600V以上高电压以及高功率场合达到其性能的极限；为了提升在高压/高功率下器件的性能，第三代半导体材料SiC （宽禁带）应运而生；第三代半导体主要是SIC和GaN，第二代和第三代也称作化合物半导体，即两种元素组成的半导体材料，区别于硅/锗等单质半导体：SIC材料具有明显的性能优势。SiC和GaN 是第三代半导体材料，与第一二代半导体材料相比，具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等性能优势，所以又叫宽禁带半导体材料，特别适用于5G射频器件和高

5、电压功率器件。1.2 SIC的功率器件如SIC MOS，相比于Si基的IGBT，其导通电阻可以做的更低，体现在产品上面，就是尺寸降低，从而缩小体积，并且开关速度快，功耗相比于传统功率器件要大大降低。在电动车领域，电池重量大且价值量高，如果在SIC器件的使用中可以降低功耗，减小体积，那么在电池的安排上就更游刃有余；同时在高压直流充电桩中应用SIC会使得充电时间大大缩短，带来的巨大社会效益。根据Cree提供的测算:将纯电动车BEV逆变器中的功率组件改成SIC时, 大概可以减少整车功耗5%-10%；这样可以提升续航能力，或者减少动力电池成本。总结来说，SiC器件具备的多种优势将带动电动车续航能力的提

6、升：1）.高电能转换效率：SiC属于宽能隙材料, 击穿场强度大比Si基半导体材料更适用在高功率的应用场景；2）.高电能利用效率：3）.低无效热耗：开关频率高, 速度快, 所产生无效的热耗减少, 使的电路、散热系统得以简化。2019年国际上的功率半导体巨头不断推出新的基于SIC材料的功率器件，且推出的几款SiC SBD及MOSFET均符合车规级（AEC-Q101）标准，这些产品应用于新能源车或者光伏领域等功率器件需求场景，将显著减少功耗，提高转化效率。1.3 1.3.1全球对第三代半导体均展开全面战略部署2014年初，美国宣布成立“下一代功率电子技术国家制造业创新中心”，期望通过加强第三代半导体

7、技术的研发和产业化，使美国占领下一代功率电子产业这个正出现的规模最大、发展最快的新兴市场，并为美国创造出一大批高收入就业岗位。日本建立了“下一代功率半导体封装技术开发联盟”由大阪大学牵头，协同罗姆、三菱电机、松下电器等18 家从事SiC 和GaN 材料、器件以及应用技术开发及产业化的知名企业、大学和研究中心；欧洲启动了产学研项目“LAST POWER”，由意法半导体公司牵头，协同来自意大利、德国等六个欧洲国家的私营企业、大学和公共研究中心，联合攻关SiC 和GaN 的关键技术。1.3.2国内政策支持持续加强我国的“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。2015年5月，中国

8、建立第三代半导体材料及应用联合创新基地，抢占第三代半导体战略新高地；国家科技部、工信部、北京市科委牵头成立第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA），对推动我国第三代半导体材料及器件研发和相关产业发展具有重要意义。1.3.3制约产业发展的主要瓶颈在于成本和可靠性验证行业发展的瓶颈目前在于SIC衬底成本高：目前SIC的成本是Si的4-5倍，预计未来3-5年价格会逐渐降为Si的2倍左右，SIC行业的增速取决于SIC产业链成熟的速度，目前成本较高，且SIC器件产品参数和质量还未经足够验证；SIC MOS的产品稳定性需要时间验证：根据英飞凌2020年功率半导体应用大会上专家披露，目前SiC MOSF

9、ET 真正落地的时间还非常短，在车载领域才刚开始商用（Model 3中率先使用了SIC MOS的功率模块），一些诸如短路耐受时间等技术指标没有提供足够多的验证，SIC MOS在车载和工控等领域验证自己的稳定性和寿命等指标需要较长时间；根据Yole预测，SIC和GaN电力电子器件（注意是GaN在电力电子中的应用，不包括在高频射频器件）2023年在整体功率器件渗透率分别为3.75%和1%；驱动因素是新能源汽车新能源发电以及快充。我们认为目前国内外SIC产业链日趋成熟，成本持续下降，下游接受度也开始提升，目前整个产业链处于行业爆发的前夜。1.4 SiC产业链总结1.4.1 SIC产业链三大环节：SI

10、C产业链分为三大环节：上游的SIC晶片和外延中间的功率器件的制造（包含经典的IC设计制造封装三个小环节）下游工控、新能源车、光伏风电等应用。目前上游的晶片基本被美国CREE和II-VI等美国厂商垄断；国内方面，SiC晶片商山东天岳和天科合达已经能供应2英寸6英寸的单晶衬底，且营收都达到了一定的规模（今年均会超过2亿元RMB）；SiC外延片：厦门瀚天天成与东莞天域可生产2英寸6英寸SiC外延片。国外SIC功率器件玩家：传统的功率器件厂商包括英飞凌、意法半导体、三菱电机、富士电机；借助SIC材料介入SIC器件的CREE；国内SIC功率器件玩家：泰科天润，中电科55所，基本半导体，三安集成，华润微等

11、。SIC晶片、外延和设备：国外CREE和II-VI占据了SIC片70%以上的份额，国内山东天岳和天科合达已经初具规模；露笑科技2019年11月公告，露笑科技将为中科钢研、国宏中宇主导的碳化硅产业化项目定制约200台碳化硅长晶炉，设备总采购金额约3亿元，同时露笑科技另外2020年8月公告计划与合肥合作投资100亿元建设第三代半导体产业园，从SIC设备切入衬底和外延等环节。二、SIC器件：SiC具有前述所说的各种优势，是高压/高功率/高频的功率器件相对理想的材料,所以SiC功率器件在新能源车、充电桩、新能源发电的光伏风电等这些对效率、节能和损耗等指标比较看重的领域，具有明显的发展前景。高频低压用S

12、i-IGBT,高频高压用SiC MOS,电压功率不大但是高频则用GaN。当低频、高压的情况下用Si的IGBT是最好，如果稍稍高频但是电压不是很高，功率不是很高的情况下，用Si的MOSFET是最好。如果既是高频又是高压的情况下，用SiC的MOSFET最好。电压不需要很大，功率不需要很大，但是频率需要很高，这种情况下用GaN效果最佳。以新能源车中应用SIC MOS为例，根据Cree提供的测算:同时SIC MOS在快充充电桩等领域也将大有可为。快速充电桩是将外部交流电,透过IGBT或者SIC MOS转变为直流电, 然后直接对新能源汽车电池进行充电，对于损耗和其自身占用体积问题也很敏感，因此不考虑成本，SIC MOS比IGBT更有前景和需求，由于目前SIC的成本目前是Si的4-5倍，因此会在高功率规格的快速充电桩首先导入。在光伏领域，高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器未来的发展趋势，因此基于性能更优异的SIC材料的光伏逆变器也将是未来重要的应用趋势。SIC肖特基二极管的