核心技术自主研发,技术指标领先。
1.研发实力雄厚,拥有领先核心技术
研发费用持续增加,公司实力不断壮大。公司重视自主创新和研发,研发投入保持在较高 水平,以保障公司产品和技术不断升级,提高公司核心竞争力。公司冲减前的研发费用从 2018 年度的 0.25 亿元上升至 2021 年的 1.42 亿元。研发过程中产出的部分研发产品可用 于继续生产,经进一步生产加工后可对外销售,冲减后的研发费用也呈上升趋势,2021 年、2022 年前三季度达到 0.74、0.87 亿元,占营收的 14.93%、32.39%,高于同行业平均 水平。
研发团队资历深厚,公司重视技术人才。董事长、总经理兼公司核心技术人员宗艳民技术 过硬,带领团队先后攻克了原料提纯、碳化硅材料生长及缺陷控制、衬底加工等系列难题, 掌握碳化硅板到底材料产业化核心关键技术,实现国家核心材料的自主可控,同时还决定 公司发展战略并作出公司生产经营中的重大决策。董事兼首席技术官高超为研发负责人, 全面负责公司产品开发和技术研发工作。此外,核心技术人员还有研发中心二级部负责人 梁庆瑞,主持碳化硅衬底加工研发工作,具体负责碳化硅衬底加工技术。截止至 2022 年 H1,公司研发人数为 90 人,占公司当期员工总数的 15.99%。

公司高度重视核心技术人员的激励,并实施积极有效的约束激励措施。核心技术人员通过 员工持股平台间接成为公司股东,保证了核心技术人员长期稳定。此外,公司为核心技术 人员提供了具有竞争力的薪酬福利,有效防范人才流失。
核心技术自主研发,技术指标领先。公司鼓励技术创新,不断完善知识产权管理体系,对 核心技术积极申请专利予以保护。截至 2022 年上半年,公司拥有境内发明专利授权 110 项,实用新型专利授权 320 项,境外发明专利授权 8 项。
掌握核心关键技术,实现核心战略材料自主可控。公司为全球不多的掌握半绝缘型和导电 型碳化硅衬底、产品尺寸较全的碳化硅衬底生产商。自主研发半绝缘型碳化硅衬底产品, 实现我国核心战略材料自主可控,有力保障国内产品供应,确保我国宽禁带半导体产业链 的平稳发展。较早在国内实现了 4 英寸半绝缘型碳化硅衬底的产业化,成为全球少数能批 量供应高质量 4 英寸半绝缘型碳化硅衬底的企业;完成了 6 英寸导电型碳化硅衬底的研发 并开始了小批量销售。同时,公司还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)项目等多项国家和省部级项目,所制产品已达 到国内领先、国际先进水平。
1) 碳化硅衬底各尺寸产品量产时间对比。公司是国内领先碳化硅衬底生产商,但起步仍 晚于国际行业龙头。科锐公司于 1987 年成立、于 1993 年上市;贰陆公司于 1971 年成立、 于 1987 年上市,具有数十年的研发和产业化经验,技术领先优势明显。
公司于 2015 年实现 4 英寸半绝缘型碳化硅衬底的量产能力,并不断开发新工艺,以持续 提高产品品质。到 2020 年 4 英寸半绝缘型碳化硅衬底已实现收入 3.43 亿元,占据全球市 场份额 30%左右。2019 年,6 英寸半绝缘型衬底和导电型衬底已形成小批量生产,且 6 英 寸导电型衬底是公司未来布局的重点领域。虽然与全球行业龙头存在差距,但公司从 4 英 寸到 6 英寸半绝缘型碳化硅衬底的量产演进用时明显短于行业龙头企业。公司将持续加大 研发投入大尺寸碳化硅衬底并有潜力力争赶超。
2)公司核心技术以及半绝缘型碳化硅衬底产品技术参数对比。公司通过数千次研发及工程 化试验,依靠核心技术形成的产品在技术参数上已达到国内领先、国际同类产品先进水平。

3)公司目前的主要研发项目。公司结合行业发展趋势,开展国内领先水平的项目研发。研 发项目主要包括两个方向,一是大尺寸衬底的技术研发。如 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。由于相同晶体制备时间内,衬底面积越大,成本越低, 且单片衬底上制备的芯片数量随着衬底尺寸的增大而增多,因此碳化硅衬底不断向大尺寸 方向发展。公司也抓住这一机会,持续高投入研究大尺寸衬底;二是衬底生长及缺陷控制, 继续提高衬底良品率,提升公司产品质量,同时,公司开展了碳化硅生长过程中微管、位 错、杂质等缺陷控制技术研究,以实现 5G 移动通讯基站用 SiC 半绝缘衬底研发。
4) 公司储备核心技术为增强未来技术优势、推动未来发展提供动力。公司目前的储备核 心技术主要有五项。一是液相法碳化硅单晶制备技术,液相法制备的碳化硅单晶具有缺陷 密度低、晶体尺寸大的优势,是现有 PVT 技术的潜在替代技术,这为高品质大尺寸碳化硅 单晶制备技术提供另一种重要的方向和未来发展的储备;二是有助于 GaN 外延层质量优化 的碳化硅衬底处理技术,该技术能够使公司提供高质量的半导体材料产品,保证公司在碳 化硅衬底材料上的技术领先性;三是碳化硅单晶大直径、高厚度、低缺陷制备技术,通过 对长晶装置的改进升级,制得的大尺寸、高厚度碳化硅单晶的缺陷密度少,为碳化硅单晶 衬底的大规模商用化奠定技术基础。
2.公司专注提高技术工艺,成本不断下行
公司主营业务成本包括直接材料、直接人工以及制造费用,其中制造费用包括设备折旧、 燃料动力费以及其他。碳化硅在制造射频器件、功率器件等领域虽然具有明显优势。但是 目前碳化硅衬底的市场应用瓶颈仍为其较高的生产成本。而影响碳化硅衬底成本的制约性 因素在于生产速率慢、产品良率低。公司的研发主要专注于克服上述瓶颈,使得公司碳化硅衬底在降成本方面取得良好进展。 公司碳化硅衬底的单位成本从 2018 年的 6829.98 元逐步下降至 2021 年的 4544.88 元。

(1)产品良率不断提升。公司生产工艺水平得到持续提升,核心生产环节的晶棒良品率 由 2018 年的 41.00%上升至 2020 年的 50.73%,对产品质量提升起到了明显的带动作用。 衬底良品率体现为单个半导体级晶棒经切片加工后产出合格衬底的占比,受晶棒质量、切 割加工技术等多方面的影响,报告期内公司衬底良品率总体保持在 70%以上。同时,其他 业务收入占营收比例整体呈下降趋势,由2018年的37.55%下降至2022年H1的31.93%, 也说明公司扩大碳化硅衬底产量的同时,产品不合格率逐渐下降。
(2)设备国产化率不断上升,设备折旧费用率稳定。2018-2021 年间公司折旧费率总体 稳定在 50%左右,2020 年折旧费率下降主要系公司新增 332 台国产长晶炉以扩大产能, 单台价格远远低于往年使用进口设备的价格,单台成本大幅降低导致折旧增加额降低。
长晶炉已实现国产替代,其他设备国产化率空间大。核心生产设备长晶炉已完全实现国产 替代,且与国产供应商合作关系稳定。未来随国产长晶炉价格下降及切割机、研磨机、抛 光机、检测设备国产化率逐渐提高,设备折旧费用占主营成本的比例有望进一步下降,但 由于其采购数量相比长晶炉较小,且加工和检测设备国内起步较晚,性能与进口设备存在 差距,因此未来设备折旧下降速度会较缓和。截至 2021 年 6 月 30 日,加工检测设备中无 国产替代的进口设备原值为 6321.93 万元、已有国产替代的进口设备原值为 903.34 万元。 总体而言,公司加工检测设备的外资供应商占比仍较高。
(3)直接原材料国产化率空间大。碳粉、硅粉、切割钢丝、金刚石粉等材料境内供应商 占比较高,石墨件、石墨毡、抛光液、抛光垫等境外供应商占比较高。由于石墨件、石墨 毡等材料采购量总体较大,且出于质量稳定性和良率的综合考虑,公司目前主要原材料还 是以境外供应商为主。未来随着国产原材料性能参数提升,公司原材料成本有望下降。

(4)积极布局大尺寸衬底,产能提升带来规模效应、晶体生长周期平均由 8 天缩短至 7 天等也推动了公司衬底成本的下降。
3.产能大幅提升,积极布局导电型衬底领域
目前产能仍是制约公司收入增长的主要因素,而长晶环节是限制总体产能的关键瓶颈。公 司人员及电力供应充足、长晶环节原材料供给稳定,因此长晶炉的数量和达产情况是决定 瓶颈产能从而影响总体产能的最主要因素。
公司长晶炉台均产能大幅提升,产能利用率稳 定在 99%左右。2020 年长晶炉台均产能达 111 片/台,2021 年 H1 台均产能达 48 片/台。 公司处于高速发展期,而公司的产能利用率饱和,不能完全满足市场的需求。产能在半绝 缘型衬底受国外禁运的情况下,为满足国家战略需要,公司优先将产能用于生产半绝缘型 衬底,2020 年的产能主要用于满足半绝缘型衬底的需求。

公司顺应下游需求,发力导电型碳化硅衬底领域。导电型碳化硅衬底的市场空间巨大,公 司拟将科创板 IPO 募集的 25 亿资金全部投向碳化硅半导体材料项目,于 2021 年在上海 临港正式开工建设,项目纳入国家布局,且被市政府列为 2021 年、2022 年市重大建设项 目。项目主要生产 6 英寸导电型碳化硅衬底材料,以满足下游电动汽车、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的需求。受疫情影响临港临时停工, 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 成批量供货。复工后临港工厂有望迅速复制济南工厂的工艺、设备、人员等条件投入生产。
公司未来的导电型碳化硅衬底的生产能力将大幅提升。本次募投计划包括但不限于新建生 产厂房、配电和仓储设施,引进国内外先进生产设备,储备生产所需的碳粉、石墨件等关 键原材料,聘请工程师、专家等技术人才,最终形成数字化和自动化生产线,以进一步提 升碳化硅衬底材料的生产能力、技术、效率和精益化制造水平,从而突破现有产能瓶颈, 满足日益增长的市场需求。项目拟投入生产设备 1000 余台,其中长晶炉 800 台,预计 2022 年一期投产,100%达产后将有望新增碳化硅衬底材料产能约 30 万片/年,单台长晶炉合 格导电型碳化硅衬底设计产出约为 375 片/年。以 Revasum 年报中预测的 2024 年 200 万 片市场容量为基数,届时公司出货量将占全球导电型衬底产出量的 15%左右。
公司已与导电型衬底客户建立合作关系。对于募投项目的新产能,公司已与国家电网、客 户 A、客户 B、东莞市天域半导体科技有限公司、瀚天天成电子科技(厦门)有限公司等 建立合作关系,公司的导电型碳化硅衬底产品已通过 16949 等部分车规验证,获得客户验 证后,在很大程度上可以保证其新增产能的销售需求。根据 2022 年中报披露,公司现已 实现导电型衬底的批量供货:2022 年 7 月与客户签订预计含税销售三年合计金额为 13.93 亿元的长期供货协议,正加快上海临港项目建设,以提高导电型衬底产能。