6英寸导电型碳化硅衬底量产落后海外7年 天岳先进价值几何

　　出品：上市公司研究院

　　作者：fan

　　近日，天岳先进公告称：根据山东天岳先进战略规划及经营发展需求，公司于近日与某客户签订了一份长期协议，约定2023年至2025年，公司及公司全资子公司上海天岳向合同对方销售6英寸导电型碳化硅衬底产品，按照合同约定年度基准单价测算（美元兑人民币汇率以6.7 折算），预计含税销售三年合计金额为人民币13.93亿元。

　　这份大单瞬间引爆资本市场热情，公司股价在7月22日录得20%上涨。

　　那么市场热情背后，国产碳化硅衬底龙头天岳先进究竟价值几何呢？

　　第三代半导体应用空间广阔 衬底厂商掌握了产业链核心话语权

　　常见的半导体材料包括硅（Si）、锗（Ge）等元素半导体及砷化镓（GaAs）、 碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料。从被研究和规模化应用的时间先后顺序来看，上述半导体材料被业内通俗地划分为三代。

　　第一代半导体材料以硅和锗等元素半导体为代表，其典型应用是集成电路，主要应用于低压、低频、低功率的晶体管和探测器中。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品是用硅基材料制作的。

　　第二代半导体材料是以砷化镓为代表，砷化镓材料的电子迁移率约是硅的6倍，具有直接带隙，故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能，因此被广泛应用于光电子和微电子领域，是制作半导体发光二极管和通信器件的关键底材料。

　　第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，因此采用第三代半导体材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景，此外， 还能以较少的电能消耗，获得更高的运行能力。

　　值得注意的是，前述三代半导体材料各有利弊，并无绝对的替代关系，而是在特定的应用场景中存在各自的比较优势。

　　总体来说，目前全球第三代半导体行业目前总体处于发展初期阶段，碳化硅半导体主要应用于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域和以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域，在民用、军用领域均具有明确且可观的市场前景。

　　目前，全球碳化硅半导体产业市场快速发展并已迎来爆发期，国际巨头纷纷加大投入实施扩产计划。其中，碳化硅国际标杆企业美国Wolfspeed公司于2019年宣布投资10亿美元扩产30倍，以满足未来市场需求；此外，美国贰陆公司、日本罗姆公司等也陆续公布了相应扩产计划。我国“十四五”规划也已将碳化硅半导体纳入重点支持领域。

　　另外，由于宽禁带半导体的下游工艺制程具有更高的包容性和宽容度，下游制造环节对设备的要求相对较低，投资额相对较小，制约第三代半导体行业快速发展的关键之一在上游材料端。据统计，碳化硅衬底成本占比为46%，外延成本占比为23%，产业链价值量倒挂，衬底供应商掌握了产业链的核心话语权。

　　来源：天岳先进招股说明书

　　碳化硅衬底是宽禁带半导体的核心材料，碳化硅衬底又分为半绝缘型和导电型碳化硅衬底。

　　其中，半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件。通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层，制得碳化硅基氮化镓外延片，可进一步制成氮化镓射频器件。

　　半绝缘型碳化硅衬底制备的氮化镓射频器件主要为面向通信基站以及雷达应用的功率放大器。氮化镓射频器件是理想的微波射频器件，因此成为4G/5G移动通讯系统、新一代有源相控阵雷达等系统的核心微波射频器件。

　　因为在新一代有源相控阵雷达等方面的应用，2008年《瓦森纳协定》对半绝缘型碳化硅衬底材料进行明确的限制，部分西方发达国家作为协定成员国对我国实施严格禁运，制约了我国国防和新一代信息通信的发展。

　　导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件。与传统硅功率器件制作工艺不同，碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅衬底上，需在导电型衬底上生长碳化硅外延层得到碳化硅外延片，并在外延层上制造各类功率器件。

　　功率器件又被称为电力电子器件，是构成电力电子变换装置的核心器件。功率器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。

　　相同规格的碳化硅基MOSFET与硅基MOSFET相比，其尺寸可大幅减小至原来的1/10，导通电阻可至少降低至原来的1/100。相同规格的碳化硅基MOSFET较硅基IGBT的总能量损耗可大大降低70%。以Wolfspeed提供的碳化硅模块为例，在代替硅IGBT后，逆变器输出功率可增至2.5倍，体积缩小1.5倍。

　　碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势，将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率，主要应用领域有电动汽车/充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。

　　其中功率器件在电动车领域的应用最值得期待。

　　目前全球范围内新能源车的普及趋势明朗。得益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性，在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分，碳化硅器件的使用已经比较普遍。

　　以碳化硅MOSFET器件在逆变器中的应用为例，通常电池输出的是直流电，需要通过逆变器将其转换成交流电后驱动感应电机，进而带动车轮转动，这一过程中交流电的频率、转换效率、等都会直接影响到电动汽车的续航里程。

　　和传统方案相比，碳化硅可以在缩减体积的基础上，提升了电能的转换效率，提升电动汽车的续航里程。目前，碳化硅功率器件已被国际知名车企应用在其电动汽车上。电动驱动系统中，主逆变器负责控制电动机，是汽车的关键元器件，特斯拉Model 3的主逆变器采用了意法半导体生产的24个碳化硅MOSFET功率模块，是全球第一家将碳化硅MOSFET应用于商用车主逆变器的OEM厂商。

　　同时，碳化硅材料的耐高压、耐高温、热损耗低等优势，可以满足800V高压平台的需求，以小鹏G9为例，其搭载了中国首个量产800V高压碳化硅平台，可以实现充电5分钟，续航200公里。

　　目前里程焦虑和充电时间过长正是电动汽车的核心痛点，而碳化硅器件正是解决这两大痛点的关键因素。因此，根据碳化硅器件特点和电动汽车的发展趋势，碳化硅器件是未来电动汽车的必然之选。

　　此外，碳化硅功率器件在光伏新能源领域也有较好应用前景。

　　光伏逆变器曾普遍采用硅器件，经过40多年的发展，转换效率和功率密度等已接近理论极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统 散热要求等优点，使用碳化硅功率器件的光伏逆变器在系统转换效率方面能够很好的保持在96%以上，甚至可以达到99%，在能量损耗以及设备使用寿命方面也得到了不同程度的优化。

　　例如，在住宅和商业设施光伏系统中的组串逆变器里，碳化硅器件在系统级层面带来成本和效能的好处。（）等光伏逆变器龙头企业已将碳化硅器件应用至其组串式逆变器中。根据CASA预测， 到2048年在光伏逆变器中，碳化硅功率器件占比有望达到85%以上。

　　根据Yole报告，2019年碳化硅功率器件的市场规模为5.41亿美元，受益于电动汽车/充电桩、光伏新能源等市场需求驱动，预计2025年将增长至25.62亿美元，复合年增长率约30%。

　　目前，碳化硅行业供给侧成本仍较高，制约了目前的市场购买力和需求的释放。相较于成熟的硅片制造工艺，碳化硅衬底短期内依然会面临制备难度大、成本高昂的挑战。

　　因此目前碳化硅功率器件的价格仍数倍于硅基器件，下游应用领域仍需平衡碳化硅器件的高价格与因碳化硅器件的优越性能带来的综合成本下降之间的关系，短期内一定程度上限制了碳化硅器件的渗透率。

　　不过行业正在通过多种措施降低碳化硅器件成本：在衬底方面，通过增大碳化硅衬底尺寸、升级制备技术、扩大衬底产能等，共同推动碳化硅衬底成本的降低；在制造方面，随着市场的开启，各大器件供应商扩产制造，随着规模扩大和制造技术不断成熟，也带来制造成本的降低；在市场方面，主要的产品供应商与大客户通过签订长期合作合同对市场进行锁定，供需双方共同推进市场渗透并形成良性循环。

　　目前碳化硅衬底的尺寸（按直径计算）主要有4英寸、6 英寸、8英寸等规格。碳化硅衬底正在不断向大尺寸的方向发展，大尺寸是碳化硅衬底制备技术降本的重要发展方向。衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯片成本越低。衬底的尺寸越大，边缘的浪费就越小，有利于进一步降低芯片的成本。

　　碳化硅晶圆从6英寸到8英寸，芯片数量可由488增至845个（单位面积：32mm2），边缘浪费由14%减至7%。目前，碳化硅衬底主流尺寸为4-6英寸，8英寸衬底仅有Wolfspeed、贰陆和意法半导体等少数几家研制成功，其中，Wolfspeed是首家掌握8英寸量产技术并建设对应晶圆厂的公司。

　　未来，随着碳化硅衬底和器件制造行业的持续发展，制造成本有望持续下降，碳化硅器件和系统有望显示出竞争力并在下游行业得到广泛应用并快速发展，从而带动整体需求和市场规模的快速发展。

　　天岳先进：国内碳化硅衬底排头兵 获大订单或说明”曙光已现“

　　天岳先进成立于2010年，公司是一家国内领先的宽禁带半导体（第三代半导体）衬底材料生产商，主要从事碳化硅衬底的研发、生产和销售。

　　目前，公司主要产品包括半绝缘型和导电型碳化硅衬底。经过十余年的技术发展，公司已掌握涵盖了设备设计、热场设计、粉料合成、晶体生长、衬底加工等环节的核心技术，自主研发了不同尺寸半绝缘型及导电型碳化硅衬底制备技术。

　　公司历年来承担了国家核高基重大专项（01专项）项目、国家新一代宽带无线移动通信网重大专项（03专项）项目、国家新材料专项、国家高技术研究发展计划（863 计划）项目、国家重大科技成果转化专项等多项国家和省部级项目。

　　2019年，公司获得国务院颁发的国家科学技术进步一等奖；2020年，公司获国家级专精特新“小巨人”企业认定；2021年，公司获单项冠军示范企业认定。

　　在国外部分发达国家对我国实行技术封锁和产品禁运的背景下，公司自主研发出半绝缘型碳化硅衬底产品，实现我国核心战略材料的自主可控。

　　2015年，中国电子材料行业协会出具鉴字[2015]第007号《科学技术成果鉴定证书》，经鉴定，公司4英寸半绝缘型碳化硅衬底达到国内领先、国际先进水平。在半绝缘型碳化硅衬底领域，公司产品批量且稳定地供应给通信行业领先企业，用于其新一代信息通信射频器件的制造。

　　根据国际知名行业咨询机构Yole的统计，2019年及2020年公司已跻身半绝缘型碳化硅衬底市场的世界前三。

　　目前，公司主营业务收入主要来自于半绝缘型衬底收入。2018-2021年上半年，公司主营业务收入中的半绝缘型碳化硅衬底收入分别为7789.37万元、1.83亿元、3.47亿元、1.92亿元，公司主营业务收入主要来自于半绝缘型碳化硅衬底收入，占主营业务收入比重90%以上。

　　但是正如上文所述，半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件，下游市场相对有限，而导电型碳化硅衬底的下游面向新能源汽车和光伏等领域，市场空间更为广阔。

　　在导电性碳化硅衬底方面，国内相关下游厂商均对公司寄予厚望并参与投资。公司IPO过程中战略投资者包括小鹏、上汽、广汽等车企。此外，华为旗下哈勃科技投资有限公司为公司第四大股东，持股比例为6.34%。

　　总体而言，在导电性碳化硅衬底领域，目前天岳先进较国外厂家有比较明显的差距，但是公司目前进展比较顺利。

　　根据公开信息，海外碳化硅龙头Wolfspeed公司能够批量供应4英寸至6英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底，且已成功研发并开始建设8英寸产品生产线。而天岳先进主要产品是4英寸半绝缘型碳化硅衬底，6英寸半绝缘型和6英寸导电型衬底还未形成大批量量产和交付。

　　不过公司目前在6英寸导电型衬底方面进展顺利。

　　2017年，中国电子材料行业协会出具鉴字[2017]第009号《科学技术成果鉴定证书》，经鉴定，公司6英寸导电型碳化硅衬底达到国内领先、国际先进水平。目前公司6英寸导电型产品已送样至多家国内外知名客户，并中标国家电网的采购计划。

　　2021年，公司募投项目“碳化硅半导体材料项目”在（）正式开工建设，该项目被上海市政府列为2021年、2022年上海市重大建设项目。该项目主要用于生产6英寸导电型碳化硅衬底材料，满足下游电动汽车、新能源并网、智能电网、储能、开关电源等碳化硅电力电子器件应用领域的广泛需求。项目预计2022年三季度实现一期项目投产，并计划于2026年达产，达产后将新增碳化硅衬底材料产能约30万片/年，和海外龙头在2019年即实现6英寸导电型碳化硅衬底量产相比，公司进度大概落后7年。

　　近日，天岳先进公告称：根据山东天岳先进战略规划及经营发展需求，公司于近日与某客户签订了一份长期协议，约定2023年至2025年，公司及公司全资子公司上海天岳向合同对方销售6英寸导电型碳化硅衬底产品，按照合同约定年度基准单价测算（美元兑人民币汇率以6.7 折算），预计含税销售三年合计金额为人民币13.93亿元。

　　公司斩获6英寸导电型碳化硅衬底产品大订单或说明公司在上海临港的“碳化硅半导体材料项目”进展顺利，相关产品已得到客户认可，只待成功量产。

　　在相关调研中，公司表示正在加快导电型产品的产能建设。为了保障6英寸导电衬底客户验证工作，考虑到临港项目因上海疫情的影响，公司在济南工厂将部分半绝缘产能调整为6英寸导电衬底生产，目前已经对部分客户形成小批量供货。

　　今年临港工厂建设完成后，公司导电型产品的产能将会大幅提升。6英寸导电型衬底产能建设、客户验证是公司今年工作重点之一，目前公司已通过车规级IATF16949体系的认证，并积极推动相应产品的客户认证工作，已有多家国内外客户正在进行产品验证。公司还表示：”下游客户的送样反馈结果也非常积极。”

　　财务数据方面，2021年，公司实现营业总收入4.94亿元，较上年同期增长16.25%； 实现归属于母公司所有者的净利润8995.15万元。实现归属于母公司所有者的扣除非经常性损益的净利润1297.39万元，较上年同期减少42.82%。

　　2021年，公司研发费用同比增加62.05%至7373.61万元，公司研发投入占营业收入的比例增加4.22个百分点至14.93%，主要系公司持续加强重点产品创新研发与技术投入，研发投入较上年同期有较大增长。

　　公司表示，依托“项目 B”、“8 英寸宽禁带碳化硅半导体单晶生长及衬底加工关键技术项目”等研发项目，公司在加快研发大尺寸碳化硅衬底以及提升导电型衬底关键指标等方面获得突破性进展。

　　2022年一季度，公司实现营业收入6764万元，同比下降46.69%，公司称本期国内多地疫情反复对公司产品交付产生影响，部分订单交付延期，导致同比收入下降。本期半绝缘衬底产品市场需求和售价较去年同期高点有所回落，导致收入下降。晶棒产品受宏观经济形势和下游消费市场放缓的影响，售价下降，导致收入下降。

　　同期，公司录得亏损4376万元，公司称主要因本期公司产品销量和单价下降导致营收和毛利下降，同时销售费用、管理费用和研发费用等上升也造成一定影响。

　　一季度，公司研发费用同比增加51.1%至1928万。公司本期继续加大大尺寸及N型产品研发投入，研发费用同比增加较大。本期还由于新产品客户验证等市场推广导致销售费用同比上涨。同时，本期因上市、人员增加、产能建设等导致的管理费用上涨。

　　总体而言，公司处于产业生命周期早期，目前财务数据并非关注重点。更重要的是公司产品线的突破和产能爬坡是否顺利，从公司斩获6英寸导电型碳化硅衬底产品大订单，或说明前方“曙光已现“。