2024年4月3日发(作者：捷豹xf报价及图片价格)
[
行
[Table_Title]
电子设备行业深度研究
业
研
究
SiC：功率皇冠上的明珠，行业进入黄
/
电
金期
子
设
备
/
2021 年 12 月 20 日
证
券
【投资要点】
研
究
报
告
◆ 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。
挖掘价值
投资成长
强于大市
（维持）
东方财富证券研究所
证券分析师：刘溢
证书编号：S116
联系人：刘溢
电话：187****2809
相对指数表现
19.32%
13.11%
6.91%
0.70%
-5.50%
-11.71%
12/202/204/206/208/2010/20
电子设备沪深300
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电子设备行业深度研究
2017
【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。
敬请阅读本报告正文后各项声明
2
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电子设备行业深度研究
2017
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 .................................................................................. 16
3.1.
衬底：PVT为主流晶体生长法，制造仍存难点 ....................................... 17
3.2.
器件：设备、工艺出现挑战 ...................................................................... 19
4.
相关公司 .......................................................................................................... 20
4.1.
天岳先进（已过会） .................................................................................. 20
4.2.
三安光电（） ............................................................................ 21
4.3.
晶盛机电（） ............................................................................ 21
4.4.
凤凰光学（） ............................................................................ 22
4.5.
时代电气（） ............................................................................ 22
4.6.
斯达半导（） ............................................................................ 22
4.7.
士兰微（） ................................................................................ 23
5.
风险提示 .......................................................................................................... 23
图表目录
图表 1：各半导体材料性能比较 ............................................................................ 5
图表 2：各类损耗计算公式 .................................................................................... 6
图表 3：Si IGBT与SiC MOS损耗对比 ................................................................. 6
图表 4：Si、SiC、GaN器件应用场景对比 ........................................................... 6
图表 5：650V SiC MOS与Si IGBT价格比较（元/A） ....................................... 7
图表 6：Wolfspeed衬底尺寸逐渐扩大 ................................................................. 7
图表 7： 全球SiC功率器件市场规模（百万美元） .......................................... 7
图表 8：中国SiC、GaN电力电子器件应用市场规模 .......................................... 7
图表 9：按应用领域分，全球SiC功率器件市场结构 ........................................ 8
图表 10：按应用领域分，中国SiC、GaN电力电气器件市场结构 .................... 8
图表 11：新能源汽车SiC、GaN功率市场规模 .................................................... 9
图表 12：新能源汽车SiC、GaN功率市场规模 .................................................... 9
图表 13：使用SiC器件的新能源汽车系统 .......................................................... 9
图表 14：Model 3使用SiC模块 ........................................................................... 9
图表 15：小鹏800V高压SiC平台+480kW高压超充 ......................................... 10
图表 16：SiC器件和Si器件需要的散热器对比 ............................................... 10
图表 17：光伏逆变器中SiC器件占比预测 ........................................................ 10
图表 18：全球、中国光伏逆变器规模 ................................................................ 10
图表 19：2020年全球导电型SiC晶圆厂商市占率 ........................................... 11
图表 20：Wolfspeed SiC晶圆产能情况 ............................................................. 12
图表 21： Rohm公司整体计划示意图 ................................................................. 12
图表 22：中国SiC新增产能投资金额和数量情况 ............................................ 12
图表 23：中国SiC晶圆产量 ................................................................................ 12
图表 24：2021年国内主要SiC半导体投资扩产情况 ....................................... 13
图表 25：国外SiC衬底技术进展 ........................................................................ 14
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3
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电子设备行业深度研究
2017
图表 26：中国SiC衬底技术进展 ........................................................................ 14
图表 27：全球商业化SiC SBD器件性能 ............................................................ 15
图表 28：全球新推出的SiC MOS产品 ................................................................ 15
图表 29：SiC模块供应链厂商通过四个维度进军新能源汽车 ......................... 16
图表 30：SiC产业链图 ......................................................................................... 17
图表 31：SiC器件的成本构成 ............................................................................. 17
图表 32：PVT热场法结构图 ................................................................................. 17
图表 33：HT-CVD法示意图 ................................................................................... 17
图表 34：液相法结构图 ........................................................................................ 18
图表 35：SiC生长方法优缺点比较 ..................................................................... 18
图表 36：SiC晶片工艺流程 ................................................................................. 19
图表 37：行业重点关注公司 ................................................................................ 20
图表 38：2018-2021H1收入情况 ......................................................................... 20
图表 39：2018-2021H1归母净利润 ..................................................................... 20
图表 40：三安光电产业布局图 ............................................................................ 21
图表 41：三安光电收入及增速情况 .................................................................... 21
图表 42：晶盛机电收入及增速 ............................................................................ 21
图表 43：晶盛机电归母净利润及增速情况 ........................................................ 21
图表 44：凤凰光学收入及增速 ............................................................................ 22
图表 45：凤凰光学归母净利润及增速情况 ........................................................ 22
图表 46：时代电气SiC产品 ................................................................................ 22
图表 47：时代电气收入及增速情况 .................................................................... 22
图表 48：斯达半导收入及增速 ............................................................................ 23
图表 49：斯达半导归母净利润及增速情况 ........................................................ 23
图表 50：士兰微收入及增速 ................................................................................ 23
图表 51：士兰微归母净利润及增速情况 ............................................................ 23
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4
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电子设备行业深度研究
2017
1. SiC：高性能材料，适用于高压、高频场景
SiC适用于高压、高频、高温等领域。半导体材料分为元素半导体和化合物半
导体，其中元素半导体材料主要有Si、Ge(锗)，化合物半导体包括GaAs、SiC和
GaN。Si由于储量丰富、技术成熟、成本低等特性，是引用最为广泛的半导体材料，
被广泛应用于分立器件、集成电路等领域，SiC具有近200多种晶型，常见的有
4H、6H和3C等等，与Si相较，SiC禁带宽度更大，热导率、击穿电场强度更高，
在高频、高温、高压等应用场景具有优势。
图表 1：各半导体材料性能比较
禁带宽度（eV）
热导率（W·cm·K）
电子迁移率（cm/Vs）
介电常数
击穿电场强度（MV/cm）
饱和电子漂移速度（10cm/s）
硬度（kg·mm）
热膨胀系数（10/℃）
熔点（℃）
带隙类型
Si
1.12
1.5
1500
11.8
0.3
1.0
1000
2.6
1420
间接
7
GaAs
1.43
0.54
8500
12.5
0.4
1.0
600
5.9
1238
直接
SiC
3.2
4.0
1140
9.6-10
3.5
2.0
2130
4.2-4.68
2830
间接
GaN
3.4
1.3
1250
9
3.3
2.5
/
5.6
1700
直接
-1-1
2
-2
-6
资料来源：天岳先进招股说明书，《宽禁带半导体高频及微波功率器件与电路》，《GaN——第三代半导体的
曙光》，《宽禁带半导体特性及生长技术》，东方财富证券研究所
注：SiC有200多种晶型，表中列示主流的SiC晶型4H-SiC的参数
SiC器件特性有：1）耐高温，材料禁带宽度越大，器件的极限工作温度越高，
SiC禁带宽度为3.2eV，接近Si禁带宽度的3倍，因此SiC器件极限工作温度高于
Si器件，根据天岳先进招股说明书，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热导率为4.0
W·cm·K，是Si的2-3倍，在同等输出功
率下，高热导率的材料制作而成的器件温度更低，对散热设计的要求更低。
3）低损耗，根据天岳先进招股说明书和应用材料官网，相同规格下，SiC MOS
的总能量损耗较Si IGBT降低70%。
? 开关损耗：Psw_on=UdJontonfs/2， Psw_off=UdJontofffs/2，其中Psw_on
为开通损耗，Psw_off为关断损耗，Ud为电源电压，Jon为导通电流，fs
为开关频率，ton和toff分别为开通时间和关断时间。由于SiC材料击
穿场强是Si材料的11-12倍，因此在同等电压和电流设计下，SiC器件
尺寸远小于Si器件，也大大减少了导通电阻，缩短了开通时间和关断时
间，因此SiC器件开关损耗远小于Si器件。
导通损耗：P
cond
=（4U
B
/μ
N
ε
s
E
C
）*J
on
，其中P
cond
为导通损耗，U
B
为阻断电
压，μ
N
为电子迁移率，ε
s
为介电常数，E
C
为击穿电场强度，J
on
为导通电
流。该公式表明在同等功率条件下，SiC击穿电场强度是Si的11-12倍
左右，因此SiC器件导通损耗是Si器件的0.10%。
232
-1-1
?
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电子设备行业深度研究
2017
图表 2：各类损耗计算公式 图表 3：Si IGBT与SiC MOS损耗对比
资料来源：《SiC功率器件在Buck电路中的应用研究》，《碳化硅——未来电
力半导体材料》，东方财富证券研究所
资料来源：天岳先进招股说明书，应用材料官网，东方财富证券研究所
4）适用于高频开关性能，SiC的饱和电子漂移速率是Si的2倍，因此SiC器
件可以实现更高的工作频率。
综上所述，Si器件适用性比较广，电压等级从25V-6.5kV、低功率到大功率场
景均适用，SiC器件适用于高频率开关、高压（650V-3.3kV）场景。
图表 4：Si、SiC、GaN器件应用场景对比
资料来源：英飞凌四季报，东方财富证券研究所
制约SiC大规模应用的因素——价格。由于SiC衬底生长速率慢、产品良率低，
与成熟的硅片制造工艺相交，SiC衬底成本短期内较高，且SiC MOS制造具有相对
较高的技术壁垒，SiC MOS价格远高于 Si IGBT。根据Mouser、Digi-Key、CASA
Research数据，以650V产品来看，截止2020年底，SiC MOS产品平均价格为1.92
元/A，远高于Si IGBT价格0.53元/A。我们认为随着上游衬底产能持续释放，良
率提高，衬底成本下降，且SiC衬底存在大尺寸化的趋势，单片晶圆产芯片量增加，
导致芯片成本减少，SiC MOS价格或将向Si IGBT靠拢，2018H1底650V SiC MOS
价格是Si IGBT产品价格的10倍左右，到2020年底降低至近4倍。
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2017
图表 5：650V SiC MOS与Si IGBT价格比较（元/A） 图表 6：Wolfspeed衬底尺寸逐渐扩大
资料来源：Mouser，Digi-Key，CASA Research，东方财富证券研究所
资料来源：Wolfspeed公告，东方财富证券研究所
2. SiC市场方兴未艾
2.1. 需求：新能源之风下，19-25年全球SiC功率器件CAGR为30%
19-25年全球SiC功率器件市场规模CAGR为30%。根据Yole公众号，2019年
全球SiC功率器件市场规模为5.4亿美元，预计至2025年增加至25.6亿美元，
2019-2025年CAGR为30%。根据CASA Research，2020年中国SiC、GaN电力电子
器件市场规模约为46.8亿元，占分立器件的比例为1.6%，预计2025年增加至近
300亿元，年复合增长率为45%。
图表 7： 全球SiC功率器件市场规模（百万美元） 图表 8：中国SiC、GaN电力电子器件应用市场规模
资料来源：Yole公众号，中商情报网，东方财富证券研究所
资料来源：CASA Research，东方财富证券研究所
新能源汽车是SiC市场规模增长的主要推动力，光伏储能也为重要应用领域之
一。根据Yole公众号，按照下游应用领域来分，1）2019年全球新能源汽车SiC
功率器件市场规模为2.3亿美元，占比为41.6%，预计至2025年增加至15.5亿美
元，占比提升至60.6%，2019-2025年CAGR为38%。2）光伏储能是SiC功率器件
第二大应用市场，2019年该市场规模为1.3亿美元，预计至2025年增加至3.1亿
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电子设备行业深度研究
2017
美元，CAGR为17%。3）各细分市场中，2019-2025年CAGR最高的应用领域为风力
发电，主因2019年风力发电SiC功率器件市场规模基数较小。
根据CASA Research，2020年中国SiC、GaN电力电子器件市场中，主要应用
领域分别为新能源汽车、消费类电源和光伏逆变器，占比分别为38%、22%、15%，
新能源汽车是SiC功率器件的主要驱动力。
图表 9：按应用领域分，全球SiC功率器件市场结构
资料来源：Yole公众号，东方财富证券研究所
图表 10：按应用领域分，中国SiC、GaN电力电气器件市场结构
资料来源：CASA Research，东方财富证券研究所
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
根据CASA Research数据，2019年全球/中国新能源汽车SiC、GaN功率市场
规模分别为14.5、5.9亿元，随着新能源汽车渗透率提升，预计至2025年分别增
加至100.2、45.9亿元，CAGR分别为38.0%和30.6%。
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2017
图表 11：新能源汽车SiC、GaN功率市场规模 图表 12：新能源汽车SiC、GaN功率市场规模
资料来源：Mouser，Digi-Key，CASA Research，东方财富证券研究所
资料来源：车市物语《800V高压平台，能治好补能焦虑？》，东方财富证
券研究所
补能焦虑——新能源汽车阿喀琉斯之踵，800V高压平台技术逐渐冒尖。补能
焦虑是新能源汽车绕不开的话题之一，过去各大车企通过增加续航里程，降低用户
补能频次缓解这一问题，但提升充电效率、缩短单次补能时间才是这一痛点的治本
之法，因此车企将希望寄托在把电压平台提升至800V甚至更高的水平，从而达到
300-500kW的充电效率，实现快速补能。目前800V快充电压设计下，车企电流设
计开始从350A向500-600A更大电流设计。且800V高压模式能够支持更长时间的
快充，根据华为研究，采用800V高压模式的快充支持30%-80%SOC最大功率充电，
而低压大电流模式只能在10%-20%SOC进行最大功率充电。
促进SiC器件替代Si IGBT。SiC器件的耐高温、易散热、低损耗等特性恰好
满足了800V高压平台的需求，新能源汽车系统架构中使用SiC器件的主要有电机
驱动器、车载充电器（OBC）/非车载充电桩和电源转换系统（车载DC/DC）。根据
车市物语公众号，特斯拉在采用SiC器件的纯电动汽车中占比最高，2018年特斯
拉在Model 3中首次将Si IGBT换成了SiC模块，SiC模块封装尺寸明显小于Si
模块，且开关损耗降低了75%，系统效率提高了5%。中国造车新势力也开始采用
SiC模块，2021年8月比亚迪汉第10万辆新车电机控制器首次使用了其自主研发
的SiC模块，11月小鹏汽车发布G9，基于800V高压SiC平台G9将实现超充5分
钟，补能超过200km的能力，电驱系统最高效率也达到了95%以上，并将铺设中国
首批量产的480kW高压超充电桩。
图表 13：使用SiC器件的新能源汽车系统 图表 14：Model 3使用SiC模块
资料来源：盖世汽车资讯，东方财富证券研究所
资料来源：半导体行业观察公众号，东方财富证券研究所
SiC器件有助于降低电池成本，并简化了散热器。SiC器件的能源利用效率比
敬请阅读本报告正文后各项声明
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[Table_yemei]
电子设备行业深度研究
2017
较高，能够节约新能源汽车电池成本，根据Wolfspeed公司预测，SiC逆变器能够
提高5%-10%的续航，节约了400-800美元的电池成本(80kWh电池、102美元/kWh)，
基本抵消SiC器件新增成本。根据《碳化硅功率器件与新能源汽车》报告，SiC器
件的能量损耗低于Si器件，因此发热量也低于Si器件，同时Si器件具有优异的
高温稳定性，SiC器件配套的散热器体积大大减少，满足了汽车轻量化的需求，并
节约了部分散热器的成本。
综合来看，虽然SiC器件成本高于Si器件，但由于对电池和散热器等具有明
显降本作用，使用SiC新能源汽车系统成本或与使用Si器件趋于一致。
图表 15：小鹏800V高压SiC平台+480kW高压超充 图表 16：SiC器件和Si器件需要的散热器对比
资料来源：小鹏汽车官网，东方财富证券研究所
资料来源：《碳化硅功率器件与新能源汽车》，东方财富证券研究所
2.1.2.光伏储能：SiC助力能源高效转换
SiC器件在光伏储能领域起着至关重要的作用。“碳达峰、碳中和”的政策与
规划密集推出，SiC器件在光伏储能等领域起着至关重要的作用。根据天科合达招
股说明书，使用SiC MOS或Si MOS与SiC SBD结合的功率模块的光伏逆变器，转
换效率可以从96%提升至99%，能效损耗降低50%以上，设备循环寿命提升50倍，
从而缩小系统体积、增加功率密度、延长使用寿命。高效、高功率密度、高可靠、
低成本是未来光伏逆变器的未来发展趋势，在组串式和集成式光伏逆变器中，SiC
器件预计会逐步替代Si器件，根据CASA数据预计至2025年光伏逆变器中SiC器
件占比将提升至50%。
图表 17：光伏逆变器中SiC器件占比预测 图表 18：全球、中国光伏逆变器规模
资料来源：天科合达招股说明书，东方财富证券研究所
资料来源：HIS Markit，中商产业研究院，搜狐，华商情报网，CIPA，智
研资讯，东方财富证券研究所
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2017
2.2. 供给：产能不足，产能扩张+衬底尺寸扩大满足供需缺口
晶圆端：SiC晶圆制造难度较大，全球SiC晶圆供不应求。受限于SiC晶体生
长速度慢、过程难以调控、生长多型、切割难度大等问题，SiC衬底产能一直处于
较低水平，制约了SiC器件产能。目前全球SiC晶圆年产能为40-60万片，特斯拉
Model 3主逆变器需要24个电源模块，每个电源模块基于两个SiC MOS裸片，相
当于平均2辆特斯拉电动车需要消耗一片6吋SiC晶圆，特斯拉2020年销量为50
万辆，公司预计2021年销量增幅将超过50%，因此我们估计特斯拉基本消耗了大
部分SiC晶圆，SiC晶圆现供不应求。
SiC晶圆片产业格局中，美国企业占比较高。根据天科合达招股书援引Yole
数据，以导电型晶圆片为例，2020年美国SiC晶圆片产量占比达70%以上，其中
Wolfspeed占比达到62%，剩余份额主要由日本和欧洲企业占据，我们认为中国SiC
晶圆占比不高，主因美日欧等国较早布局SiC晶圆片，1955年菲力普实验室的Lely
首次在实验室成功制备SiC单晶，随后60余年中各发达国家不断投入研发SiC晶
圆，而中国对SiC晶圆的研究从20世纪90年代末开始起步，略晚于发达国家。
图表 19：2020年全球导电型SiC晶圆厂商市占率
资料来源：Wolfspeed，Yole，东方财富证券研究所
注：SiCrystal为Rohm子公司
各国纷纷扩大产能规划，弥补供需缺口。各大SiC衬底公司纷纷加码扩大产能，
目前Wolfspeed SiC年产能为16.7平方英寸，公司预计至2024年产能将扩大至
24.2平方英寸。II-VI预计将投资2000万美元进行化合物半导体扩张，其中大部
分用于SiC扩产，Rohm目前在SiC衬底市占率为13%，公司力争在SiC市场份额达
到30%。
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11
[Table_yemei]
电子设备行业深度研究
2017
图表 20：Wolfspeed SiC晶圆产能情况 图表 21： Rohm公司整体计划示意图
资料来源：Wolfspeed，东方财富证券研究所
资料来源：Rohm官网，东方财富证券研究所
政策市场驱动下，中国企业衬底产能也在不断扩大，缩小与国外差距。国家出
台多项政策引导和扶持宽禁带半导体产业，2020年国务院发布《新时期促进集成
电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》，2021年3月十三届全国人大四
次会议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年
远景目标纲要》，提出要大力发展碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体产业。叠加市场
景气度向上，中国SiC产业投资力度不断加大，2020年中国SiC新增产能投资金
额达到550亿元，新增产产能数量为17个，较2019年有明显增加，根据第三代半
导体风向公众号和上市公司公告信息统计，2021年SiC产业新增投资金额将达到
735亿元，新增产能数量为32个，较2020年呈现爆发式增长。根据中商情报网数
据显示，2018年中国SiC晶圆产量为10.45万片，预计至2021年产量将增加至18.93
万片，我们预计随着新增产能逐步投产，SiC晶圆产量将稳步增加。
图表 22：中国SiC新增产能投资金额和数量情况 图表 23：中国SiC晶圆产量
资料来源：CASA Research，东方财富证券研究所
资料来源：中商情报网，东方财富证券研究所
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电子设备行业深度研究
2017
图表 24：2021年国内主要SiC半导体投资扩产情况
企业
SiC衬底：
微芯长江
英唐智控
亚迪半导
晶盛机电
天科合达
天心怀玉
东旭集团
天岳先进
同光科技
泰科天润
世纪金光
同光晶体
国宏中宇
天达晶阳
东尼电子
晶格领域
优晶科技
中科钢研
亮晶新材料
SiC外延：
志橙半导体
巨一科技
普兴电子
露笑科技
SiC器件/模块：
斯达半导
新洁能
民德电子
基本半导体
富能半导体
亿马半导体
三安光电
爱思威
投资金额
（亿元）
规划年产能 建成时间
13.5
18.1
7.36
33.6
1.5
14
120
25
9.5
5
35
10
7
7.3
4.69
7.5
11
20
5万片（4吋），10万片（6吋）
72万片（6吋）
24万片（6吋）
40万片（6吋及以上）
25万片
3万片
10万片（4-6吋）
6万片（6吋）
22万片（6-8吋）
10万片（4-6吋）
10万片
一期2.8万片（4-6吋），二期9.2万片（6-8
吋）
12万片
10万片（4-8吋）
10万片（6吋）
5.5万片（4吋）
8万片
2021年11月
2023年10月
2026年
2026年
2024年
2021年9月
2022年
2026年
2021年9月
2021年9月
2021年8月
2021年6月一期投
产
2024年
2021年底
2021年6月
3.33
6.74
6
21
7.5万片
6万片
24万片6吋衬底，5万片外延
2023年5月
2024年
2021年11月
5
7.32
5
3.5
60
2
160
105.1
6万片（6吋）
3.6万片（6吋）
200万只
一期1万片MOSFET（6吋），36万片（6吋）
功率器件
30万个模块，10万套电源板
36万片（6吋衬底）
35万片（6吋）衬底，27.6万片功率器件
2024年
2023年
2025年
2023年4月
2021年1月
2021年5月
2021年6月
资料来源：第三代半导体风向公众号，公司公告，东方财富证券研究所
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[Table_yemei]
电子设备行业深度研究
2017
全球SiC衬底从6吋向8吋演变。全球SiC晶圆处在从6吋向8吋迁移的缓慢
过程中，目前6吋SiC衬底已经实现商业化，主流厂商均推出8吋衬底样品。
Wolfspeed、II-VI、英飞凌、Rohm、Soitee、意法半导体等国际龙头已经投资建设
8吋SiC晶圆生产线，其中Wolfspeed预计在2024年开始量产，意法半导体子公
司Norstel已经成功交付首个8吋SiC晶圆，Soitee也在2021年中宣布建设新工
厂生产8吋SiC产品。
中国衬底从4吋逐步向6吋演进。目前中国SiC商业化衬底以4吋为主，正在
逐步向6吋过渡，山东天岳已经完成6吋半绝缘和导电型SiC衬底制备技术的开发，
天科合达也成功研制了6吋产品，并逐渐形成规模化供货能力。衬底尺寸扩大，单
片晶圆能够生产的芯片数量增加，我们认为SiC衬底的扩大有助于缓解供不应求的
情况。
图表 25：国外SiC衬底技术进展 图表 26：中国SiC衬底技术进展
资料来源：CASA Research，东方财富证券研究所
资料来源：CASA Research，东方财富证券研究所
6吋外延产品占据主流地位。全球SiC外延方面6吋产品实现商业化，已经研
制出8吋产品，满足中低压、高压和超高压功率器件制备要求。在外延方面，国内
已经实现4-6吋产品商业化供给，瀚天天成和东莞天域深耕外延细分赛道，满足国
内市场需求的同时，还有部分外销能力。
器件端来看，全球新产品聚焦大电压、电流。根据CASA Research数据，2020
年全球超过20家公司量产SiC二极管，产品击穿电压主要分布在600V-3300V，电
流覆盖2A-100A，根据Mouser数据显示，2020年SiC SBD产品在售产品有800款，
较2019年增加了122款，其中中高压产品逐渐增多。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，2020年全球共有10余家公司推
出211款SiC MOS，较2019年增加了70款，商业化产品中导通电流最高达到140A，
较2019年（120A）有所提升，最高击穿电压达到6500V。
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电子设备行业深度研究
2017
图表 27：全球商业化SiC SBD器件性能 图表 28：全球新推出的SiC MOS产品
资料来源：Mouser,CASA Research，东方财富证券研究所
资料来源：CASA Research，智研资讯，东方财富证券研究所
中国二极管已商业化，SiC MOS尚处于应用推广阶段。根据CASA Research数
据，中国SiC二极管电压等级覆盖650V-1700V，电流等级达到50A，已经具备批量
供货能力。国内SiC MOS电压覆盖了650V、1200V和1700V，产品已小批量生产，
尚处于推广阶段。
图表 29：国内新推出的SiC MOS产品
序号
1
厂商
三安集成
参数
1200V/80mΩ
1700V/
2 斯达半导 7.5mΩ(25℃)
特点
工业级产品；应用于可再生能源、电动
汽车、开关电源等领域。
提供了更低的导通态电阻；应用于电动
汽车主辅交流传动、直流伺服和机器人
16 mΩ（150℃）
驱动、电动汽车、等离子切割等领域。
第一代应用于铁路船舶运输、智能电网
3 时代电气 650-3300V
等高压领域，第二代应用于新能源汽车、
不间断电源、风电、光伏逆变等领域。
4
5
6
7
瞻芯电子
晟芯半导体
派恩杰
基本半导体
1200V/80mΩ
1200V/70mΩ
1200V
1200V/18mΩ
国内流片；工业级产品。
工业级产品。
工业级产品。
单芯片电流超过 100A，用于工业电
源。
资料来源：CASA Research，公司官网，东方财富证券研究所
综上所述，SiC市场目前处于成长期，且仍旧由美日欧企业主导，各家巨头通
过长协订单等方式锁定产能，多维度抢占SiC市场。根据Yole，SiC模块供应链厂
商主要通过四个维度进军新能源汽车市场，巩固自身市场地位：
1）SiC模组厂商与Tier 1 厂商合作：以罗姆为代表，2020 年6月，罗姆与
大陆集团动力总成事业群纬湃科技达成合作协议，共同开发SiC动力解决方案，纬
湃科技将首选合作伙罗姆提供的SiC功率器件，提升电动汽车功率电子效率。
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[Table_yemei]
电子设备行业深度研究
2017
2）领先功率器件及模块厂商合作：在全球Si功率器件领先的英飞凌、安森美、
ST 意法半导体等厂商在SiC材料功率器件同样具备优势。
3）衬底厂商垂直整合：以II-VI为代表，通过收购SiC器件厂商，及GE 的
SiC IP 授权，垂直整合SiC业务。
4）电动汽车OEM 厂商同时也是Tier 1：例如比亚迪，不仅是整车厂，比亚迪
半导体具备自主研发SiC模块能力。
图表 29：SiC模块供应链厂商通过四个维度进军新能源汽车
资料来源：Yole公众号，东方财富证券研究所
3. 技术提高SiC行业门槛
SiC产业链可以分为衬底材料制备、外延生长、器件制造和应用，衬底是所有
半导体芯片的底层材料，起物理支撑、导热、导电等作用；外延是在衬底材料上生
长出新的半导体晶层，是制造半导体芯片的重要原料，影响元件的基本性能；器件
由芯片、材料等封装而成，企业设计和制造晶圆形成芯片，并配合电路、封装形成
器件。SiC衬底成本在SiC器件制造成本中占比较高，根据前瞻产业研究和CASA
Research，SiC衬底、外延成本占SiC器件制造成本的47%，是SiC产业链中重要
的构成。
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[Table_yemei]
电子设备行业深度研究
2017
图表 30：SiC产业链图 图表 31：SiC器件的成本构成
衬底外延前段
6%
其他研发费用
5%
19%
47%
23%
资料来源：山东天岳招股说明书，东方财富证券研究所
资料来源：前瞻经济学人，CASA Research，东方财富证券研究所
3.1. 衬底：PVT为主流晶体生长法，制造仍存难点
SiC衬底分为半绝缘型和导电型，其中半绝缘型SiC衬底主要通过生长GaN外
延层制作射频器件，导电型SiC衬底主要应用于制造功率器件。目前SiC晶体生长
包括物理气相传输法（PVT）、高温CVD法（HT-CVD）、液相法三种，综合生长条件
控制、生长效率和缺陷控制等因素，物理气象传输法是技术成熟度最高、应用最广
泛的方法。
PVT：主要包含SiC源的升华、升华物质的运输、表面反应和结晶等三个步骤，
首先在准密闭的坩埚系统采用感应或电阻加热，将作为生长源的固态混合物置于温
度较高的坩埚底部，籽晶固定在温度较低的坩埚顶部。在低压高温下，生长源升华
且分解产生气态物质，生长源与籽晶之间存在温度梯度，因而会形成的压力梯度，
这些气态物质会由此被输运到低温的籽晶位置，形成过饱和，籽晶开始长大。
图表 32：PVT热场法结构图 图表 33：HT-CVD法示意图
资料来源：天科合达招股书，东方财富证券研究所
资料来源：宽禁带半导体技术创新联盟公众号，东方财富证券研究所
HT-CVD：SiC晶锭生长在一个垂直结构的石墨坩埚中进行，其中前气体由下向
上输运，经过一段加热区后到达放置在顶端的籽晶夹具处，前体气体采用经过稀释
的SiH
4
和C
2
H
4
、C
3
H
8
这样的碳氢化合物。在加热区域内部前体气体完全分解并发生
着数种反应，由于气相中的高度过饱和，结果就是通过均匀相成核形成Si和SiC
的团簇，这些团簇充当了在籽晶上生长SiC晶锭过程中实际上的源。
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[Table_yemei]
电子设备行业深度研究
2017
液相法：一个石墨坩埚中充满Si基熔体，籽晶放置在与熔体表面接触处，籽
晶的温度略低于熔体的温度，以此提供生长的驱动力。液相法可生长没有螺旋位错、
边缘位错和几乎无堆垛位错的SiC单晶，有助于生产大尺寸的晶体，但难点在于在
大气压下，并不存在化学计量比的液相SiC，并且即使在2800℃的高温下，Si熔
体中C的溶解度仅有19%，在这样高的温度下，由于Si很高的蒸汽压，Si的蒸发
会很显著，使得晶体持续生长几乎不可能，此外Si熔体/气体会与热场的石墨材料
发生显著反应，也成为长时间生长的另外一个挑战。
图表 34：液相法结构图 图表 35：SiC生长方法优缺点比较
资料来源：宽禁带半导体技术创新联盟公众号，东方财富证券研究所
资料来源：宽禁带半导体技术创新联盟公众号，东方财富证券研究所
PVT法下，SiC衬底生产工艺难点包括：1）生长环境苛刻，黑匣子操作难以控
制。SiC晶体需要在2000℃以上的高温环境生长，且在生长过程中需要控制生长温
度梯度和气流压力、硅碳比、晶体生长速率等参数，难度较大。此外SiC存在200
多种晶型，其中只有六方结构4H-SiC等少数集中晶体结构的单晶型SiC是所需的
半导体材料，但黑箱操作使得生长过程难以观测，使得长晶难度较大。
2）生长速度慢，晶体尺寸扩大难。PVT法下SiC晶锭7天才能生长2cm，而
Si晶锭拉进2-3天即可生长约2cm，且晶体生长的扩径技术难度极大，随着晶体尺
寸的扩大，其生长难度工艺呈几何级增长。
3）SiC存在加工困难、制造效率低、制造成本高等问题。SiC硬度与金刚石接
近，切割、研磨、抛光技术难度大， 工艺水平的提高需要长期的研发积累。SiC
莫氏硬度在9.2~9.6，化学稳定性高，目前切割方法主要有砂轮划片、激光全划、
激光半划、激光隐形划切、水导激光划切等，切割直接影响衬底产能，也是较为重
要的一个步骤。
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[Table_yemei]
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2017
图表 36：SiC晶片工艺流程
资料来源：天科合达招股书，东方财富证券研究所
3.2. 器件：设备、工艺出现挑战
与Si相较，SiC耐高温，因此在SiC器件加工过程中工艺与设备与Si器件加
工所需有所不同，具体体现为：
1）掺杂工艺有要求，
需要高温离子注入机。
掺杂步骤中，传统硅基材料可以
用扩散的方式完成掺杂，但由于碳化硅扩散温度远高于硅，无法使用扩散工艺，只
能采用高温离子注入的方式。
2）需要量产型高温退火炉。高温离子注入后，材料原本的晶格结构被破坏，
需要用高温退火工艺进行修复。碳化硅退火温度高达 1600℃，这对设备和工
艺控制都带来了极大的挑战
。
3）欧姆接触的制作有难度。欧姆接触是器件电极引出十分重要的一项工艺，
2
在SiC晶片上制造金属电极，要求接触电阻低于10-5Ωcm，电极材料用Ni和Al
可以达到，但在100℃以上时热稳定性较差。采用Al/Ni/W/Au复合电极可以把热
2
稳定性提高到600℃、100h，不过其接触比电阻高达10-3Ωcm。所以要形成好的
碳化硅的欧姆接触比较难。
4）配套材料需要耐高温。碳化硅器件工作温度可达 600℃以上，组成模块的
其他材料，如绝缘材料、焊料、电极材料、外壳等也无法与硅基器件通用。
5）器件的引出电极材料也需要同时保证耐高温和低接触电阻，大部分材料难
以同时满足两条要求。
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电子设备行业深度研究
2017
4. 相关公司
SiC作为功率方向冉冉升起的新星，众多公司布局该细分赛道，三安光电覆盖
全产业链，天岳先进、晶盛机电、露笑科技、东尼电子布局衬底行业，凤凰光学、
瀚天天成、东莞天域深耕外延片，时代电气、斯达半导、士兰微和华润微制造器件，
建议积极关注。
图表 37：行业重点关注公司
代码 简称
总市值
(亿元)
1565
909
247
1093
691
805
852
2020
0.24
0.67
0.09
1.75
1.06
0.05
0.84
EPS
2021E 2022E
0.48
1.22
0.20
1.45
2.08
0.74
1.70
0.69
1.71
0.28
1.50
2.94
0.93
1.96
2020
145.58
105.57
171.11
44.09
382.08
PE(倍)
2021E
73.10
57.90
77.00
53.21
194.71
2022E
50.28
41.25
55.00
51.44
137.76
61.06
33.01
股价
(元)
34.94
70.73
15.4
77.16
405
56.83
64.55
评级
未评级
未评级
未评级
买入
增持
未评级
未评级
三安光电
晶盛机电
露笑科技
时代电气
斯达半导
士兰微
华润微
1136.60 77.21
77.19 37.99
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
注：天岳先进、瀚天天成、东莞天域未上市，露笑科技、凤凰光学无choice一致预期，除时代半导外其余EPS均为choice一致预期
4.1. 天岳先进（已过会）
公司主营业务为宽禁带半导体衬底材料的研发、生产与销售，产品包括4、6
吋半绝缘型SiC衬底和6吋导电型SiC衬底，根据Yole数据，2020年已跻身全球
半绝缘型SiC衬底第三名。2017-2019年公司营业收入从1.4亿元增加至4.2亿元，
其中半绝缘型衬底为主要收入来源，2018-2020年占比从57.2%提升至81.6%，SiC
衬底产量从1.1万片增加至4.8万片，CAGR为53.6%。
图表 38：2018-2021H1收入情况 图表 39：2018-2021H1归母净利润
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
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[Table_yemei]
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4.2. 三安光电（）
公司主要从事化合物半导体材料与器件的研发与应用，以砷化物、氮化物、磷
化物及碳化硅等化合物半导体新材料所涉及的外延片、芯片为核心主业。2020年6
月公司拟在长沙设立子公司投资建设第三代半导体产业园项目，包括长晶—衬底制
作—外延生长—芯片制备—封装产业链，投资总额160亿元，一期、二期、三期产
能分别在公告后24个月、48个月实现投产，8月子公司湖南三安拟以3.8亿元收
购北电新材100%股权，北电新材主营业务为SiC晶体生长、衬底制造，本次收购
或产生协同效应。
图表 40：三安光电产业布局图 图表 41：三安光电收入及增速情况
资料来源：三安光电2021H1财报，东方财富证券研究所
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
4.3. 晶盛机电（）
公司围绕Si、SiC和蓝宝石三大主要半导体材料开发出一系列关键设备，并适
度延伸到材料领域，目前公司SiC设备主要有长晶设备和外延设备，SiC外延设备
已通过客户验证，同时在6英寸碳化硅晶体生长、切片、抛光环节已规划建立测试
线。2021H1公司收入为22.9亿元，同比增加55.6%，其中晶体生长设备、智能化
加工设备收入分别为11.7和4.1亿元，同比分别增加14.6%、101.7%。
图表 42：晶盛机电收入及增速 图表 43：晶盛机电归母净利润及增速情况
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
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[Table_yemei]
电子设备行业深度研究
2017
4.4. 凤凰光学（）
公司拟收购购买国盛电子和普兴电子100%股权，国盛电子和普兴电子均从事
半导体外延材料的研发、生产与销售，国盛电子2019-2020年外延片产品收入分别
为7.2、6.4亿元，普兴电子同期外延片产品收入为6.6、5.7亿元，其中普兴电子
覆盖了4-6吋SiC外延材料。
图表 44：凤凰光学收入及增速 图表 45：凤凰光学归母净利润及增速情况
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
4.5. 时代电气（）
公司2020年和2021Q3增速下降，主因受疫情影响，中国铁轨等客流量减少，
公司轨交器件订单承压。公司是全球为数不多的同时掌握IGBT、SiC、大功率晶闸
管及IGCT器件及其组件技术，且集器件开发、生产与应用于一体的IDM模式企业，
目前公司SiC产品电压登记覆盖650V、1200V、1700V。
图表 46：时代电气SiC产品 图表 47：时代电气收入及增速情况
资料来源：时代电气官网，东方财富证券研究所
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
4.6. 斯达半导（）
公司业务涵盖了IGBT、快恢复二极管等功率芯片和IGBT、MOSFET、SiC等功
率模块的设计、工艺开发、产品测试、产品应用等。2021H1公司在机车牵引辅助
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[Table_yemei]
电子设备行业深度研究
2017
供电系统、新能源汽车行业控制器、光伏行业推出的各SiC模块得到进一步的推广
应用。在新能源汽车领域，公司新增多个使用全SiC MOSFET模块的800V系统的主
电机控制器项目定点，将对公司2023年-2029年SiC模块销售增长提供持续推动
力。
图表 48：斯达半导收入及增速 图表 49：斯达半导归母净利润及增速情况
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
4.7. 士兰微（）
公司事目前国内为数不多的以 IDM 模式为主要发展模式的综合型半导体产品
2021H1公司SiC功率器件的中试线已在二季度实现通线，公司计划加快SiC MOS
功率器件的研发，推出自产芯片的车用SiC功率模块。
图表 50：士兰微收入及增速 图表 51：士兰微归母净利润及增速情况
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
资料来源：Choice，东方财富证券研究所
5. 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。
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[Table_yemei]
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2017
东方财富证券股份有限公司（以下简称“本公司”）具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格
分析师申明：
作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保证报告所采用的数据均来
自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和
公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。
投资建议的评级标准：
报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后3到12
个月内的相对市场表现，也即：以报告发布日后的3到12个月内的公司股价（或行业指数）相对同期相关证
券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中：A股市场以沪深300指数为基准；新三板市场以三板成指（针对
协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标
普500指数为基准。
股票评级
买入：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅15%以上；
增持：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于5%～15%之间；
中性：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-5%～5%之间；
减持：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-15%～-5%之间；
卖出：相对同期相关证券市场代表性指数跌幅15%以上。
行业评级
强于大市：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10%以上；
中性：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%～10%之间；
弱于大市：相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10%以上。
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