衬底环节目前新技术的核心均在于提高产能。在衬底制备环节，由于新兴技术液相法制备的衬底具备缺陷少、品质高等优势，多家国内外厂商均在进行液相路径制备技术的研发。在衬底加工环节，冷切割技术可以有效降低材料损耗，同一晶体可切出的晶圆数量增加了50%以上。衬底扩径方面，Wolfspeed位于纽约州的Mohawk Valley工厂将用于制造8寸碳化硅产品，若将尺寸由6英寸提高至8英寸，SiC的单片面积将增大77.8%，可利用面积大大提高。
　　器件环节新设计未来有望提升效率与性能。沟槽式设计相比平面式设计，在尺寸、损耗等方面均更具优势。据罗姆2020年对其第4代SiCMOSFET的声明，公司将导通损耗降低了40%，从而实现了等效的40%的芯片尺寸缩减；并通过大幅降低栅漏电容（Cgd），成功地使开关损耗比以往产品降低约50%。同时，虽然SiCIGBT目前并未得到广泛应用，但未来在PET等中高压电子电力领域，SiCIGBT也有望开启产业化进程。
　　我们认为，碳化硅行业正处于高速发展中，未来潜在的新技术突破有望成为行业格局变化、供需节奏转变的关键节点。
　　投资建议：关注中瓷电子等。
　　风险提示：产能扩张不及预期，行业景气度不及预期风险；技术研发风险。

研究报告全文：证券研究报告优于大市维持碳化硅专题之技术革命浅析有望重塑行业的未来技术余伟民通信行业首席分析师SAC号码S0850517090006联系人夏凡2023年3月5日投资要点衬底环节目前新技术的核心均在于提高产能在衬底制备环节由于新兴技术液相法制备的衬底具备缺陷少品质高等优势多家国内外厂商均在进行液相路径制备技术的研发在衬底加工环节冷切割技术可以有效降低材料损耗同一晶体可切出的晶圆数量增加了50以上衬底扩径方面Wolfspeed位于纽约州的MohawkValley工厂将用于制造8寸碳化硅产品若将尺寸由6英寸提高至8英寸SiC的单片面积将增大778可利用面积大大提高器件环节新设计未来有望提升效率与性能沟槽式设计相比平面式设计在尺寸损耗等方面均更具优势据罗姆2020年对其第4代SiCMOSFET的声明公司将导通损耗降低了40从而实现了等效的40的芯片尺寸缩减并通过大幅降低栅漏电容Cgd成功地使开关损耗比以往产品降低约50同时虽然SiCIGBT目前并未得到广泛应用但未来在PET等中高压电子电力领域SiCIGBT也有望开启产业化进程我们认为碳化硅行业正处于高速发展中未来潜在的新技术突破有望成为行业格局变化供需节奏转变的关键节点投资建议关注中瓷电子等风险提示产能扩张不及预期行业景气度不及预期风险技术研发风险请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明2概要1衬底环节新路径扩大产能11衬底工艺液相法12衬底加工激光冷切割13衬底扩径8寸产业化2器件环节新设计引领未来3投资建议请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明3衬底工艺液相法液相法技术类似第一代硅材料的熔体提拉法碳化硅籽晶固定在籽晶杆前端石墨坩埚里装填硅原料助溶剂以及少量掺杂物加热至硅的熔点以上将硅熔化后使硅熔体溶解石墨坩埚内壁形成碳溶液借由适当的热场使碳溶液过饱和后在籽晶上生长出碳化硅单晶相比于PVT技术液相法技术具有位错密度低可获得低阻p型碳化硅等优点具有良好产业化应用前景2004年根据王国宾盛达等高温溶液法生长SiC单晶的研究进展援引日本住友金属报道了采用TSSG法生长SiC单晶的研究结果获得了尺寸为12mm12mm厚03mm的自支撑6H-SiC晶体晶体生长速率为60mh2010年丰田公司通过在Si熔体中添加Cr来提升高温溶液对C的溶解度将生长速率提升到300mh据天岳先进招股书天岳先进液相法已拥有6项代表专利图PVT法与液相法对比位错会发生转变进而消失籽晶位错不会延伸到扩径区可进行P型掺杂资料来源无锡新洁能股份有限公司对外投资公告王国宾盛达等高温溶液法生长SiC单晶的研究进展海通证券研究所4请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明衬底加工激光冷切割相比硅材料碳化硅具有生长慢晶圆小材质硬切割难度大等特点对成本和产能都有较大影响为了更好地提高产能英飞凌几年前就加大了对冷切割技术的投入能有效提升切割效率2018年11月12日英飞凌科技以124亿欧元收购了位于德累斯顿的初创公司SiltectraSiltectra研发了冷切割ColdSplit这一创新技术可高效处理晶体材料并最大限度减少材料损耗据2017年公司披露的文献数据与最先进的线锯工艺相比冷切割技术已经将同一晶体可切出的晶圆数量增加了50以上未来的目标是将该数字提高到65以上国内的激光厂商近年也开始涉足SiC晶锭切割领域据大族激光22年半年报2021年报披露大族半导体SiC晶锭激光切片机SiC超薄晶圆激光切片机正在客户处做量产验证预计未来材料利用率对比传统切割可提升至少50以上据德龙激光公告碳化硅晶锭切片技术公司也已完成工艺研发正在给客户做测试验证图激光冷分离技术图激光技术试用公司资料来源张玺王蓉张序清等碳化硅单晶衬底加工技术现状及发展趋势Yole海通证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明5衬底扩径8寸产业化若将尺寸由6英寸提高至8英寸SiC的单片面积将增大778可利用面积大大提高大直径衬底能够有效降低器件制备成本以直径6英寸衬底为例使用直径6英寸衬底相对直径4英寸衬底能够节省大约30的器件制备成本据Wolfspeed官网2022年4月25日纽约州MohawkValley工厂正式建成并成为世界上第一家碳化硅8寸工厂根据公司规划该工厂前期净投入达到15亿美元未来满产后功率器件年产值预计可以达到每年20亿美元图6英寸8英寸碳化硅衬底对比图纽约州MohawkValley工厂表海内外厂商8英寸进展时间企业概况量产时间2015Wolfspeed展示了8英寸SiC衬底2022年初2015II-VI展示8英寸导电型SiC衬底2024年2019II-VI推出半绝缘8英寸SiC衬底2024年20218烁科晶体成功研制8英寸SiC晶体20228晶盛机电展示8英寸SiC衬底20229天岳先进展示8英寸SiC衬底202211天科合达成功研制8英寸SIC衬底资料来源Wolfspeed官网晶盛机电官网天岳先进官网天科合达官网CASA宽禁带半导体技术创新联盟微信公众号天岳先进微信公众号晶盛机电微信公众号烁科晶体官网海通证券研究所6请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明概要1衬底环节新路径扩大产能2器件环节新设计引领未来21平面or沟槽22SiCIGBT产业化3投资建议请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明7器件环节沟槽工艺传统的平面MOSFET的栅极和沟道区设臵在半导体表面平面MOSFET易于制造且可靠但在减小芯片尺寸以提高产量的过程中其横向拓扑结构限制了最终缩小范围沟槽式MOSFET包括沟槽边缘形成并已被蚀刻在碳化硅表面的栅极沟槽栅极具有更高的沟道迁移率可能消除平面MOSFET的JFET电阻并减小单元间距增大电流密度进而能实现低比导通电阻Ronsp电阻x面积从而缩小芯片尺寸实现RDSON15mOhm的产品降低碳化硅用量进而提高产量根据与非网援引罗姆2020年对其第4代SiCMOSFET的声明公司将导通损耗降低了40从而实现了等效的40的芯片尺寸缩减并通过大幅降低栅漏电容Cgd成功地使开关损耗比以往产品降低约50图罗姆第4代器件声明图碳化硅金氧半场效晶体管设计示意图资料来源与非网罗姆半导体官网海通证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明8器件环节SiCIGBT产业化尽管碳化硅功率MOS的阻断电压已能做到10kV但作为一种缺乏电导调制的单极型器件进一步提高阻断电压会面临不可逾越的通态电阻问题理论计算表明要做一个耐压20kV的碳化硅功率MOS其n型外延层的厚度需要超过172m相应的漂移区最小比电阻会超过245mcm2PET又名为固态变压器广泛应用于分布式能源发电并网系统铁路机车牵引系统和船舶动力系统等PET受到硅基器件耐压水平的限制而难有突破与基于SiIGBT的PET相比应用SiC器件的PET处理的电压水平是其10倍功率是其5倍而体积与质量可减少40损耗降低60新型高温高压碳化硅IGBT器件将对大功率应用特别是电力系统的应用产生重大的影响我们认为未来SiCIGBT有望在PET等应用领域开启商业化目前碳化硅IGBT的研发工艺仍有许多难点需要突破首先是制备的挑战如n沟道碳化硅IGBT的制备需要高掺杂p型集电极作为空穴注入层但商用p型衬底的电阻率很高质量不够好限制了SiCn-IGBT的性能发挥此外还面临缺陷和寿命增强的问题需要开发出大尺寸高质量材料和低缺陷密度外延生长工艺才能实现商用图碳化硅与碳化硅功率IGBTMOS图双极性碳化硅IGBT在耐压20kV相同条件下的特性比较资料来源可易亚半导体官网Bodos功率系统微信公众号海通证券研究所请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明9概要1衬底环节新路径扩大产能2器件环节新设计引领未来3投资建议请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明10投资建议我们认为碳化硅行业正处于高速发展中未来潜在的新技术突破有望成为行业格局变化供需节奏转变的关键节点在衬底端新技术的突破有望带来良率产能的提升从而突破产能瓶颈在器件端新技术的突破有望带来更高的性价比从而加速行业渗透表重点公司盈利预测股价市值EPS元PE倍代码公司名称元亿元202020212022E202020212022E003031SZ中瓷电子96802023808108111311911986时间更新至2023年3月3日EPS均为Wind一致预期资料来源Wind海通证券研究所11请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明风险提示风险提示产能扩张不及预期行业景气度不及预期风险技术研发风险12请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明分析师声明和研究团队分析师声明余伟民本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格以勤勉的职业态度独立客观地出具本报告本报告所采用的数据和信息均来自市场公开信息本人不保证该等信息的准确性或完整性分析逻辑基于作者的职业理解清晰准确地反映了作者的研究观点结论不受任何第三方的授意或影响特此声明通信研究团队联系人夏凡通信行业首席分析师余伟民Emailxf13728haitongcomSAC执业证书编号S0850517090006电话010-50949926Emailywm11574haitongcom13信息披露和法律声明投资评级说明类别评级说明1投资评级的比较和评级标准优于大市预期个股相对基准指数涨幅在10以上以报告发布后的6个月内的市场表现为中性预期个股相对基准指数涨幅介于-10与10之间比较标准报告发布日后6个月内的公股票投资评级司股价或行业指数的涨跌幅相对同弱于大市预期个股相对基准指数涨幅低于-10及以下期市场基准指数的涨跌幅无评级对于个股未来6个月市场表现与基准指数相比无明确观点2市场基准指数的比较标准股市场以海通综指为基准香港市场以A优于大市预期行业整体回报高于基准指数整体水平10以上恒生指数为基准美国市场以标普500或纳斯达克综合指数为基准行业投资评级中性预期行业整体回报介于基准指数整体水平-10与10之间弱于大市预期行业整体回报低于基准指数整体水平-10以下法律声明本报告仅供海通证券股份有限公司以下简称本公司的客户使用本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户在任何情况下本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议在任何情况下本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任本报告所载的资料意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断本报告所指的证券或投资标的的价格价值及投资收入可能会波动在不同时期本公司可发出与本报告所载资料意见及推测不一致的报告市场有风险投资需谨慎本报告所载的信息材料及结论只提供特定客户作参考不构成投资建议也没有考虑到个别客户特殊的投资目标财务状况或需要客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况在法律许可的情况下海通证券及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务本报告仅向特定客户传送未经海通证券研究所书面授权本研究报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝复印件或复制品或再次分发给任何其他人或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用所有本报告中使用的商标服务标记及标记均为本公司的商标服务标记及标记如欲引用或转载本文内容务必联络海通证券研究所并获得许可并需注明出处为海通证券研究所且不得对本文进行有悖原意的引用和删改根据中国证监会核发的经营证券业务许可海通证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨询业务14