晶盛机电研究报告：如何认识晶盛机电，对公司周期性的重新审视

1 如何认识晶盛机电

周期，是每个机械设备供应商都无法回避的问题。回顾自2013 年以来的经营业绩，晶盛机电的营收增速连续 7 年保持在 20%以上。这个成绩，在机械设备行业474 家上市公司中只有6家做到。因此在这篇报告中，我们想要回答两个问题：一、在过去的7 年中，晶盛机电是怎样穿越周期的波动，稳步成长？二、在未来，晶盛机电能否熨平周期的谷底，行稳致远？

对于以上两个问题的回答，既要考虑公司所处行业的特点，又要考察来源于公司自身特质所发挥的作用，后者是更加重要的，因为公司自身所发挥的主观能动性才是对抗周期的关键。

我们对晶盛机电的评价可以概括成以下三个方面：一、专注于自身的核心技术竞争力，并不断通过研发投入扩大能力圈；二、对行业发展的前瞻性判断，并勇于逆周期投资；三、优秀供应链管理能力和产业链地位。

1.1 专注核心技术竞争力，不断扩大能力圈

对于公司目前所处的光伏行业和半导体行业，是长坡厚雪的高成长性赛道。技术周期对于行业发展以及竞争格局有显著的影响。因此技术核心竞争力以及技术创新的可持续性是公司研究过程中的重要组成部分，也是回答上述两个问题的关键要素之一。

1.1.1 技术起家，主要创始人学历背景优秀

公司的核心技术竞争力来自于对晶体生长技术的积累与深耕。公司以技术起家，最早脱胎于 2006 年浙江省重大科技专项“全自动大规模集成电路单晶硅生长炉关键技术的研究与开发”。公司前任董事长邱敏秀教授作为该项目的牵头人组织金轮机电、慧翔电液、浙江大学、杭州电子科技大学承担该项目的研发工作。2006 年 12 月晶盛机电成立并参与到项目中，通过该项目晶盛机电完成了对单晶硅生长的核心技术储备。公司于2007年4月推出首台单晶硅生长炉产品，同时慧翔电液开发出单晶硅生长炉全自动控制系统。2008 年晶盛机电收购慧翔电液100%股权，完成了从单晶炉控制系统到单晶炉生产制造的软硬件一体化布局。

公司主要创始人多位具有硕士、博士学历背景或浙江大学任教经历。技术出身的创始人团队和管理团队奠定了公司以技术作为核心竞争力的发展主线。

1.1.2 以晶体生长技术为基础，业务上专注，研发上多元

公司自 2008 年以来，主营业务均为晶硅生长设备，没有发生重大变化。晶盛机电晶硅生长设备的下游应用行业主要为光伏和半导体产业链，其中光伏行业是公司的主要收入来源。在晶硅生长炉取得行业领先地位后，公司适度向处于同一产业链环节的硅片加工设备延伸，推出金刚线切片机、硅棒切磨复合一体机等产品。

对业务上的专注体现为经营业绩上的全面领先。从营业收入上看，晶盛机电的晶硅生长炉收入数倍于行业第二名的连城数控。毛利率方面，晶盛机电近年来毛利率略有下降，但2020年毛利率水平仍高于连城数控 2.19 个百分点。

在技术层面，一方面晶盛机电不断提高晶硅生长设备的技术水平，适应行业发展需求推出新产品，提高在光伏、半导体行业的竞争力，另一方面，晶盛机电凭借对晶体生长技术的理解，对蓝宝石、碳化硅等材料的晶体生长设备进行前瞻性的技术储备。对于新材料晶体生长技术，晶盛机电的理念为“研发一代，量产一代，储备一代”，公司分别在2012 年和2018年对蓝宝石和碳化硅晶体生长技术进行研发。蓝宝石业务在 2015 年开始创收，碳化硅业务目前尚未商业化运营。

公司在研发上一直保持较高强度的投入。随着公司营业收入的快速增长，研发投入也同步增加，近五年的研发投入占营收比重稳定在 6%-8%的区间内，2020 年公司研发投入22716.24万元，占公司营业收入的比重为 5.96%。

1.2 前瞻性判断行业趋势，勇于逆势投资

行业供需导致的周期性波动是影响行业竞争格局的重要因素。从微观角度来看，这种周期波动是企业优化自身成本水平，提高市场占有率的重要机会。

公司自成立以来进行了两次股权融资（第三轮在进行中，尚未完成），分别在2012年进行IPO 和 2016 年非公开发行股份，募集的资金分别用于扩充单晶炉产能和蓝宝石产能。

2012 年是全球光伏行业的一个周期性低点，2011 年意大利第四能源法案明确光伏补贴将逐年下调并设置了补贴规模上限，2012 年德国 EEG-2012 法案完善了固定电价调减机制，同时欧洲和美国对于来自中国的光伏产品征收反倾销税和反补贴税。以上政策对于全球光伏装机量和中国光伏企业造成了较大的影响，2012 年全球新增光伏装机量30.32GW，同比下降6.16%，同年晶盛机电营业收入下降 38.96%。

在 2012 年行业处于周期谷底，公司营业收入出现较大下降时，晶盛机电通过IPO融资进行产能扩建并保证了现金流的稳定。2012 年以前京运通占据晶硅炉的最大市场份额，经过2011-2015 年的这一轮光伏行业周期，晶盛机电成为晶硅炉的行业龙头。周期谷底是行业格局重塑的关键时期，对行业前瞻性的判断以及逆周期投资的勇气，是企业脱颖而出的关键，2016年投资蓝宝石产能加强了对公司这一特点的验证。

2016 年公司非公开发行股票募集资金，主要投资蓝宝石生产和加工产能，其中蓝宝石晶棒生产业务由子公司晶环电子承担，加工业务由子公司晶瑞电子承担，“年产2500 万mm蓝宝石晶棒生产项目”预计于 2022 年末达产。

2016 年是蓝宝石行业的周期性低点。由于供需关系错配，2016 年全球蓝宝石产能过剩造成价格快速下跌。国内主要蓝宝石企业的毛利率在 2016 年降至周期性谷底。随着晶盛机电蓝宝石产能的投产，其市场份额呈现提升趋势。

1.3 优秀的供应链管理能力和产业链地位

在生产端，公司晶体生长设备的核心竞争力是长晶过程中的控制系统。晶盛机电采用主要核心零部件自主生产，机械结构件（包括炉体大件、炉体平台件等）等非核心零部件进行采购或外协生产的生产模式，这种生产模式能够极大的提高公司的生产弹性。根据招股说明书，在公司上市之前的 2011 年，公司的产能利用率可以达到 174.63%。随着公司上市以来对于生产及供应链的持续优化，公司的生产弹性将会有更大的提升。

公司的供应链管理能力可以在应付账款上得到体现。2016-2020 年晶盛机电的应付账款周转率从 4.06 下降至 2.03，对应的应付账款周转天数从 88.73 天提高至177.62 天。说明公司占用供应商资金能力在逐渐提升，对上游具有较强势的地位。

在生产端，公司采取“预收款-预验收款-验收款-质保金”的销售结算模式。根据公司公告，在签订销售合同后公司收取预收款，收取比例为合同金额的 40%，发货后公司收取预验收款比例为合同金额的 30%，客户验收通过后收取验收款，比例为合同金额的20%，质保金为合同金额的 10%，质保期限为 1 年。公司在发货后就可以收到 70%的款项，因此公司的预收账款周转率较低，预收账款周转天数较长，2020 年晶盛机电的预收账款周转天数为144.14 天，且呈继续增加的趋势。从现金流的角度看，晶盛机电的经营现金流入占营业收入的比重在不断提高，说明公司的营收质量较高，坏账风险较小。

整体来看，公司的负债水平较低，2020 年公司资产负债率为49.98%。全部负债中，95%以上为流动负债。流动负债中，应付账款和预收账款是最主要的部分。强势的产业链地位一方面确保了供应链的稳定，另一方面极大降低了坏账风险。

以上三个方面，可以概括为对企业最重要的三个因素：技术、投资、管理。为了回答上文的两个问题我们还需要对公司所处的行业展开进一步的分析。（报告来源：未来智库）

2 光伏硅片：晶盛机电的第一成长曲线

2.1 光伏硅片的复盘与展望

2.1.1 行业复盘：光伏行业的曲折成长之路

光伏行业受政策、供需、技术三重周期的叠加影响，周期上的共振与抵消是影响企业发展的重要因素。

全球的光伏行业商业化的起点最早可以追溯到 1997 年，1997 年德国施行“十万太阳屋顶计划”，通过政府补贴高价收购太阳能电力，平价并网，同年美国制定“百万屋顶计划”1。

政策通过影响需求最终作用于总量，而供给和技术周期则主要影响行业格局（即结构）。晶盛机电在上市后经历 2011-2013 年和 2017-2019 年的两轮行业下行周期，2013-2017年晶盛机电业绩自谷底飞速增长，在 2018-2019 年公司营收的增速出现了明显的回落，但仍旧保持了20%以上的增速。从行业的角度看，主要是技术周期对冲了需求周期带来的负面影响。

2017-2020 年单晶硅电池的市场份额从 35%增长至 90%，对应于单晶炉对多晶硅铸锭炉的替换。由于产能扩建早于市场份额的提升，在“531 新政”出台后的2018 年和2019年，晶盛机电的营业收入分别保持了 30.1%和 22.6%的同比增速。从企业的角度看，晶盛机电对于单晶炉持续的技术研发与投入是其能够在行业技术迭代过程中脱颖而出的关键。

至此我们完成了对第一个问题的回答，光伏行业的技术密集性，决定了设备供应商的研发是其能够在行业大潮下激流勇进的关键。

站在当前的时点，晶盛机电在未来的成长性则是我们更为关注的事情，由于设备厂商的一阶导特性，硅片扩产潮的力度和持续性是未来晶盛机电在光伏行业成长性的关键影响因素。

2.1.2 行业展望：百舸争流还是浪遏飞舟？

双碳目标下，全球光伏装机量将高速增长，根据 CPIA 的预测，在保守情况下，到2025年全球光伏新增装机量为 270GW，乐观情况下为 330GW。

下游需求刺激下，硅片厂商纷纷扩产，千帆竞起。根据我们的统计，2020 年国内产能前十的单晶硅片企业（隆基、中环、晶科、晶澳、上机数控、京运通、阳光能源、保利协鑫、美科、阿特斯）的产能为 220.15GW，2021 年扩产至 334.05GW。同时有多个企业宣布进军硅片产业。

一方面，下游企业争相扩产为晶盛机电的短期成长带来了充足的动力。公司的合同负债2021 年快速提升，年内新签的重大订单合计超百亿元，根据公司公告的数据，截至2021年9月 30 日，公司未完成的晶体生长设备和智能化加工设备共 177.6 亿元。

另一方面，硅片产能的快速扩张也可能会带来行业的供给过剩，进而压低硅片厂商的利润率，透支行业的增长潜力。因此，行业的平均产能利用率在什么水平会达到盈亏平衡点可能是决定行业扩产步伐的重要指标。

2021 年硅片产能投资的单位成本约为 2.4 亿元/GW，按照残值率5%，十年折旧期计算，硅片的单位折旧成本为 0.0228 元/W，即单位贡献毛利率低于 0.0228 元/W时，企业将发生亏损。按照行业平均的单位贡献毛利 0.14 元/W（统计硅片企业毛利、折旧数据所得）计算，行业可以忍受的最低产能利用率约为 16%。

以 CPIA 测算的全球装机量为基础，假设行业的产能利用率保持在40%的水平（即单位贡献毛利率为 0.07 元/W，随着硅片产能过剩必然导致毛利收窄），测算硅片行业的产能扩张节奏，2021-2022 年将是硅片产能扩张最为迅猛的两年。

除了新增的产能外，存量产能替换也会带来一部分设备需求。2019 年8 月中环推出210mm的 G12 硅片，大硅片需要的单晶炉尺寸更大。根据 CPIA 的测算，到2025 年182mm和210mm硅片市场占有率将分别达到 45%和 50%，存量产能将需要全部进行升级。

按照我们的统计估算数据，存量老旧产能约为 190GW。2021 年大硅片产能处于建设之中，166mm 及以下硅片仍占据较大市场份额，仍需旧产线生产，产线升级比例较小。2021年大硅片产能形成了一定规模，预计旧产线升级速度将会加快，假设旧产线可升级比例为80%，我们判断 2021-2023 年升级比例分别为 10%、30%、40%。

光伏装机量的增长潜力给硅片环节的产能扩建提供了足够的空间，行业在未来的一段时间内将维持百舸争流的局面。

2.2 晶盛机电的市场格局

晶盛机电是单晶炉市场的绝对龙头。除隆基和京运通外（隆基主要向关联方连城数控采购，京运通的单晶炉为自产），中环、晶科、双良节能、上机数控、高景等硅片厂商均为晶盛机电的客户。从采购金额看，晶盛机电在同业竞争中占据最大市场份额。

供应能力是下游厂商的主要关注指标。下游加速扩产的情景下，更强的供应能力以及更短交货周期能够帮助客户加快产能建设速度，成为客户考量的关键指标，前文提到的供应链管理能力和生产弹性成为硅片大厂选择晶盛机电的重要理由。2020 年晶盛机电生产晶硅炉2879台，较 2019 年同比增长 101.47%，能够根据市场需求迅速提高产量水平是晶盛机电的重要核心竞争力。

截至 2021 年 9 月 30 日，晶盛机电的未完成订单为 177.60 亿元，考虑到其交货周期和营收确认周期，以及明年硅片厂商的扩产速度，2021-2023 年光伏设备将为其提供充足的成长动力。

但我们无法回避的是，随着硅片产能的不断扩张，由于基数效应带来的增速放缓，是中长期晶盛机电维持成长性所必须面对的问题，新业务拓展是最好的解决办法。（报告来源：未来智库）

3 半导体设备国产化：任重道远

公司所处的硅片制造环节是整个半导体产业链的最上游。半导体行业正处在国产化替代的大趋势下，行业长期成长性是毋庸置疑的，行业成长的节奏与脉络往往是决定企业成长属性重要因素，因此我们不能简单的以行业宏观的成长性来代替企业的成长性预期。我国半导体行业在未来一段时间内将处于追赶阶段，与国外企业缩小身位是一个渐进的过程，不可能一蹴而就，需要从小尺寸到大尺寸硅片，从成熟制程到先进制程，在产业链条上不断扩大对下游的市场份额。因此对于国内半导体行业发展的分析，要结合国内的自身条件，由下游需求开始，自下而上的展开。

我国半导体硅片行业市场份额小，发展快。2018 年全球半导体硅片销售额为112亿美元，而同期中国大陆的销售额为 9.92 亿美元，市场份额仅为 8.86%。2011-2019 年国内市场半导体硅片销售额增速高于国际市场增速，这奠定了我国半导体硅片市场有较大的发展空间。

3.1 硅片需求：12 英寸占据绝对份额，新能源汽车助推 8 英寸需求增长

按照直径尺寸，半导体硅片主要分为 300mm（12 英寸），200mm（8 英寸）、150mm（6英寸）、100mm（4 英寸）、75mm（3 英寸）、50mm（2 英寸）。硅片尺寸越大，在单片硅片上制造的芯片的数量越多，边缘损失越小，芯片的单位成本也就越低，直径300mm的12英寸硅片因此占据绝对的市场份额，2018 年 300mm 和 200mm 硅片的市场份额分别为63.83%和26.14%。

随着制程工艺的不断提高，光刻机的景深也越来越小，硅片上极其微小的高度差都会使集成电路布线图发生形变，因此硅片加工过程中硅片表面颗粒度和洁净度使得不同尺寸的芯片适用于不同的制程工艺。目前，300mm 硅片主要适用于 90nm 以下的制程工艺，200mm硅片适用于 90nm 以上的制程工艺。由于 200mm 产线投产时间较早，工艺更加成熟，考虑到折旧等因素，非先进制程的芯片采用 200mm 硅片反而具有更高的经济型，如汽车电子、工业电子、移动通信等。

从终端应用的比例来看，汽车电子、工业电子和智能手机是对8 英寸硅片的需求占比分别为 33%、27%和 19%，新能源汽车对燃油车的替代将拉动 8 英寸硅片的需求上升。根据日本硅片厂商 SUMCO 的数据，新能源汽车电动化、智能化、网联化使得单车的硅片使用量较传统汽车大幅提高，其中混动车硅片使用面积是燃油车的 2.2 倍，纯电车硅片使用面积是燃油车的2倍。此外，辅助驾驶系统也会带来增量需求。

SUMCO 预测 2023 年新能源车的芯片需求将超过燃油车。2021 年我国的新能源车展现出强劲的增长势头，全国新能源年内累计销量为 354.5 万辆，同比增长159.3%，渗透率为13.49%，2020 年同期的渗透率仅为 5.40%。虽然 8 英寸硅片的市场份额相对较小，但在绝对需求量上仍将保持较快增长。

12 英寸硅片的终端应用场景主要为智能手机、PC/平板电脑和服务器，三者合计占12英寸使用量的 70%。如果按照芯片类型划分，逻辑芯片、NAND、DRAM、CIS 及其他的市场份额分别为 31%、32%、26%和 11%。

从总量来看，12 英寸的硅片需求主要得益于数据中心、手机、计算机升级带来的NAND和 DRAM 芯片需求增长。根据 SUMCO 的预测，未来五年 NAND 容量需求的CAGR=31.6%，DRAM 容量需求的 CAGR=18.0%。以长江存储为代表的国产 NAND、以合肥长鑫为代表的国产DRAM、以中芯国际为代表的国产 Logic 将从下游拉动半导体硅片厂商的产业化程度。

2021 年以来硅片需求量增长较快，2021 年三季度全球 8 英寸硅片需求达到610万片/月，12 英寸硅片需求达到 754 万片/月。根据芯思想的统计，截至 2021 年二季度，国内12英寸晶圆装机产能为 118 万片/月（其中超过 50 万片是外资产能），8 英寸晶圆装机产能约120万片/月。

3.2 硅片供给国产化：8 英寸方兴未艾，12 英寸星辰大海

与国内的硅片需求相比，我国的硅片产能和产量相对较小，大硅片产能更是远远不足。根据芯思想的统计，2020 年我国 12 英寸硅片的装机产能约为 41.5 万片/月，8 英寸硅片装机产能约为 206 万片/月，12 英寸硅片存在较大缺口，8 英寸硅片新建产能较多，多数处于下游认证之中，实际产量有限，进口硅片仍旧占据较大比例。

从产能结构上看，国内产能主要集中在 8 英寸和 6 英寸。12 英寸硅片产能占比只有8.4%。新能源汽车放量带来 8 英寸硅片需求绝对值的增长为国内硅片企业创造了追赶反超的机会。立足于 8 英寸硅片的产能优势，扩大市场份额，同时积极布局12 英寸硅片的研发与产能是我国半导体硅片国产化替代的合理路径。循着这条路径，我们可以在产能扩建上看到一些信号。

从 A 股上市或拟 IPO 的公司公告来看，8 英寸硅片规划产能为232 万片/月，12英寸规划产能则达到了 110 万片/月。除此之外，未上市公司也有较大的规划产能，根据我们的统计国内的有研半导体、中欣晶圆、西安奕斯伟、超硅股份四家公司具有8 英寸硅片产能78万片/月，12 英寸规划产能 150 万片/月。未来 12 英寸硅片是国内公司产能扩建主战场。

硅片的生产过程可以大致划分为四个环节：

①拉晶：将硅料融化，然后通过引晶、放肩、转肩、等径、收尾等工艺流程，拉出复合生产要求的单晶硅棒纯度在 9N 以上。

②切片：将硅棒抛磨成等径的圆柱后，将其切成约 1mm 厚的硅片，并通过抛磨改善硅片平面度、通过刻蚀去除机械损伤。

③抛光：利用胶体二氧化硅对硅片进行机械化学抛光，获得镜面表面，然后进行检测筛选出符合表面度要求的硅片，得到抛光片。

④外延：在抛光片的基础上首先使用砷或氢气对其进行高温退火，降低硅片表面含氧量。然后在外延炉中通入四氯化硅和三氯硅烷并加热到 1200℃，使硅片表面沉积一层2-20微米厚的单晶硅层。从而降低集电极串联电阻，降低饱和压降和功耗。

根据中环股份和立昂微的公告，当前 8 英寸抛光片产能的设备投资额约为310元/片，外延片产能的设备投资额约为 400 元/片。12 英寸抛光片产能的设备投资额在1200 元/片左右，外延片产能的设备投资额在 1900 元/片左右。（以上单位投资额以年产能计算）

由于 8 英寸和 12 英寸硅片适用的制程工艺不同，两者的设备投资构成也有较大区别。以工艺环节划分，8 英寸硅片的设备投资额中，拉晶、切片、抛光、外延的占比分别为19.8%、6.9%、30.4%、33.9%。目前，只有单晶炉及部分低单价的清洗、检测设备实现了国产化，整体国产化率仅为 20.53%。12 英寸硅片适用的制程工艺更先进，对硅片的表面粗糙度要求更高，因此抛光工序的设备投资占比更高，拉晶、切片、抛光、外延投资占比分别为8.3%、7.7%、59.7%、24.4%。

3.3 半导体设备：晶盛机电的又一增长极

3.3.1 覆盖硅片加工核心装备，大硅片产品蓄势待发

目前，晶盛机电已经完成了拉晶、切片、抛光、外延四个生产环节核心加工设备的全覆盖。

拉晶环节。晶盛机电在 2009 年和 2011 年承接了国家科技重大专项“300mm硅单晶直拉生长装备”和“8 英寸区熔硅单晶炉国产设备研制”，实现了半导体级单晶炉的双重技术路线布局。在此基础上，晶盛机电 2017 年自研完成了 12 英寸硅片用半导体级超导磁场单晶硅生长炉。目前，公司的 8 英寸单晶炉的客户有中环股份、有研半导体、合晶科技、上海新晟（沪硅产业）、立昂微、中晶科技、神工科技等国内主要硅片厂商。公司在国内形成了技术与市场的双重护城河。公司 12 英寸长晶炉已经在部分企业完成验证并部分出货。由于半导体行业存在较长的验证周期，硅片厂商不会轻易更换设备，客户黏性较强。随着国内12 英寸硅片规划产能的逐步落地，晶盛机电有望在本次扩产潮下充分收益。

根据上文所统计的硅片产能规划情况，8 英寸和 12 英寸硅片未完成和未施工的项目分别为85 万片/月和 223 万片/月。以立昂微 8 英寸和 12 英寸硅片项目的单晶炉设备单位投资成本74元/片和 140 元/片计算（计算方法：设备投资额/年度产能），拉晶环节未来市场空间将达到45.01亿元。

抛光环节。12 英寸硅片的设备投资额中，抛光环节占比约为60%，抛光环节也是12英寸大硅片能否达到下游需求最核心环节。2019 年新修订的《瓦森纳协议》中将满足14nm制程工艺的抛光机列入限制出口名单，这使得国产大硅片难以满足先进制程芯片的工艺要求，进而导致了全球 93%的硅片市场份额被国外五大硅片企业所占据。国内硅片企业要想在全球硅片行业占有一席之地，必须首先完成设备端的技术突破。晶盛机电的12 英寸双面抛光机、最终抛光机等设备目前已经达到《瓦森纳协议》中涉及出口管制设备的技术指标，具备了一定的国产替代能力，目前正在客户端验证。晶盛机电的 8 英寸硅片抛光机、研磨机已经推向市场。

外延环节。晶盛机电的 8 英寸硅外延炉已经通过部分客户产品性能测试。

以立昂微的项目为参考，8 英寸抛光机的单位投资成本为61.2 元/片，外延炉的单位投资成本为 104 元/片。12 英寸 CMP、边缘抛光机、双面抛光机和减薄机合计投资成本为406.3元/片。同样采用上文统计的国内硅片规划产能计算，抛光和外延工艺，晶盛机电所处的设备环节未来市场空间为 125.58 亿元。

3.3.2 参股中环领先，定增投资抛光设备产能，半导体领域持续加码

2017 年晶盛机电与中环股份、无锡产业发展集团共同投资组建了中环领先半导体材料有限公司。晶盛机电持有中环领先 10%的股份，中环股份及其子公司合计持有60%的股份，无锡发展持有 30%股份。

中环领先主营业务为半导体硅片，是 2019 年中环非公开发行募资投资8-12 英寸硅片项目的实施主体。参股中环领先一方面能够加强晶盛机电半导体硅片设备的销售，更重要的是，与中环领先的股权关系，能够帮助晶盛机电缩短产品验证周期，获得下游企业的意见反馈，从而加强设备的研发和迭代效率。

2021 年 10 月 26 日，公司发布公告，拟定向增发募集资金投资“12 英寸集成电路大硅片设备测试实验线项目”（以下简称“测试项目”）和“年产 80 台套半导体材料抛光及减薄设备生产制造项目”（以下简称“设备项目”）。

当前硅片设备的参数与工艺性能的验证，主要依靠下游硅片企业，延长了设备的研发周期和验证周期，降低了产品的更新与迭代速度。当前正处于 12 英寸硅片产能扩张潮的前夜，产品的技术性能和配套效率是公司能否拥抱此次行业红利的关键，测试项目的建成有助于晶盛机电在 12 英寸硅片领域形成技术优势和效率优势，巩固在国内半导体硅片设备领域的龙头地位。

当前晶盛机电的抛光、减薄设备的技术参数已经达到了国际先进水平，正在客户端验证。设备项目能够补齐晶盛机电在产能端的不足，满足未来 12 英寸硅片扩产潮带来的设备需求。

4 蓝宝石材料：站在新一轮周期的起点

4.1 Mini/Micro LED 推动新一轮景气周期

蓝宝石的下游应用中以 LED 衬底为主，2017 年 LED 衬底占蓝宝石下游需求的80%，LED的景气程度较大程度的决定了蓝宝石行业的景气程度。从历史角度看，蓝宝石行业与LED芯片的周期波动呈现高度相关性。

由于蓝宝石行业没有权威的价格信息，我们选取相关上市公司蓝宝石业务毛利率作为衡量蓝宝石行业景气的指标，可以发现蓝宝石行业与 LED 芯片行业周期呈现高度一致关系。2016年在小间距 LED 驱动下，行业进入上行周期，2018 年下半年，LED 芯片行业出现供给过剩，行业进入下行周期，蓝宝石企业毛利率在 2016 年触底反弹，在2018 年高位回落。

回顾 LED 芯片三轮行业周期的特点，我们发现每一轮周期都重复着：新应用场景带来需求上涨→芯片产能供不应求→企业产能扩张、竞争加剧→供给逐渐大于需求，利润率下滑库存增加→新应用场景带来需求再度上涨，周期的起点一定是从技术进步带来需求增长开始的。

当前 LED 显示技术正沿着小间距→Mini LED→Micro LED 路径发展。Mini LED是芯片尺寸介于 100-300μm，芯片间距介于 0.1-1mm 之间的 LED 显示技术，Micro LED是指芯片尺寸小于 100μm，芯片间距介于 0.001-0.1mm 之间的显示技术。

Mini LED 有 LCD 背光与直显两种应用场景，Mini LED 背光在技术上更容易实现，目前已经进入商业量产阶段。相较于传统的侧入式背光 LCD，Mini LED 直下式背光具有更高的亮度、可视角度，还可以实现千级背光分区，从而大大提高 LCD 面板的对比度实现更出色的显示效果。Mini LED 直显则是 Micro LED 的过渡技术，目前受限于技术难以实现110 寸以下的显示市场，且成本较高，短期内难以放量。

本轮 LED 行业周期会从 Mini LED 背光+LCD 向 Mini/Micro LED 直显市场发展，伴随Mini/Micro LED 技术的逐渐成熟，不断扩大 toC 市场规模，保持较长时间的景气度上行阶段。

目前 TCL、三星、小米、LG、创维、飞利浦等厂家均已推出了Mini LED电视产品，各家旗舰电视产品售价均价在 2 万元人民币左右，但 55 英寸、65 英寸的主力出货产品价格已经降至 1 万元人民币以下的价格区间，具备了一定程度竞争力。随着产能的扩建，Mini LED背光产品价格仍有较大的下降空间。根据洛图科技的预测，到 2025 年全球Mini LED背光电视销量将达到 1,800 万台，2020-2025 年的 CAGR 为 145.95%，2025 年全球Mini LED市场规模将会达到15.1 亿美元，2020-2025 年的 CAGR 为 19.88%。

根据 GGII 预测，到 2025 年全球 PSS 衬底出货量将达到2.5 亿片。PSS 衬底是在蓝宝石平片上进行图形化加工得到的，从工艺流程上看，两者数量是一一对应的，因此可以将PSS衬底需求视为蓝宝石平片需求。

根据 GB/T 30857-2014《蓝宝石衬底片厚度及厚度变化测试方法》中规定，蓝宝石衬底粗磨片厚度为 480μm±15μm，抛光片厚度为 430μm±15μm。由于蓝宝石为高硬度材料，在对蓝宝石晶棒切片时需要使用金刚线切割，金刚线直径为 0.25mm±0.005mm，考虑到金刚线在切割过程中的径向跳动，单片 430μm 厚的蓝宝石衬底需要消耗晶棒 0.765mm。根据以上数据，我们预测2021-2025 年蓝宝石衬底带来的蓝宝石需求为分别为 12622 万mm、14076万mm、15504万mm、17100万 mm、18875 万 mm（折算为 2 英寸衬底）。

蓝宝石平片价值量更高。通过对下游 PSS 衬底企业蓝宝石材料采购价格的统计，我们发现蓝宝石晶棒与蓝宝石平片单位价值差异较大，原因在于蓝宝石衬底为满足GaN外延层生长需要较高的表面质量，同时蓝宝石的硬度仅次于金刚石，对其进行减薄和抛光的成本和技术难度较高，导致蓝宝石平片具有更高的价值量。

2020 年为蓝宝石价格的周期性低点，在下游需求增长的情况下，2021 年蓝宝石价格开始上涨，我们预计 2022 年蓝宝石平片价格将回归到 60-65 元/片的价格中枢，蓝宝石晶棒价格将回归到 23-25 元/mm 的价格中枢。据此推算 2022、2023 年蓝宝石晶棒市场规模分别为8.09亿元、8.53 亿元，蓝宝石平片市场规模分别为 29.90 亿元、31.62 亿元。

4.2 晶盛机电：超前产能布局助力乘风而上，技术研发带来成本端优势

2016 年晶盛机电非公开发行股份募集资金投资“年产 2500 万mm 蓝宝石晶棒生产项目（以下简称“内蒙项目”）”“年产 2500 万 mm 蓝宝石生产项目扩产项目”“年产1200万片蓝宝石切磨抛项目”，其中“年产 2500 万 mm 蓝宝石生产项目扩产项目”在2021 年10 月变更为“年产 600 万片蓝宝石切磨抛项目”。

蓝宝石晶棒方面，内蒙项目第一期在 2016 年已经投产，我们估算产能在1200 万mm/年，内蒙项目预计于 2022 年末达产，全部产能建成后将达到 2563 万mm/年。此外公司与蓝思科技在 2020 年成立合资公司建设年产 3500 吨蓝宝石产能（以下简称“宁夏项目”），一期项目在2021 年 12 月份投产，预计在 2023 年宁夏项目全部达产，届时公司蓝宝石产能预计达到4800吨/年，形成产能上的优势地位。

蓝宝石平片方面，公司将原有长晶项目变更为价值量更大的加工项目，2022年底将形成1800 万片/年蓝宝石平片产能，与蓝宝石晶棒产能相匹配。对比同业，2022 年3 月天通股份公告拟投资“年产 1300 吨蓝宝石晶体项目”和“年产 12000 万 mm 大直径蓝宝石晶棒”，根据公告内容上述项目预计在 2024 年投产。晶盛机电蓝宝石产能的提前布局能够帮助公司在本轮蓝宝石景气周期中取得更高的市场份额。

蓝宝石的生产工艺很大程度决定了生产成本与蓝宝石的应用场景，LED衬底要求蓝宝石晶体位错密度低、晶格匹配度高，更适用于泡生法所生产的蓝宝石，同时泡生法成本更低。

泡生法生产的蓝宝石晶锭形状不规则，需要进行掏棒处理得到规则的圆柱状晶棒，尺寸越大的晶锭掏棒率越高，单位生产成本越低。2020 年晶盛机电实验室长出全球首个700kg级别蓝宝石晶锭，目前公司量产晶锭已经达到 300kg 级，在同业中保持领先水平。此外，公司的蓝宝石生长设备及加工设备均为公司自己研发生产，在投资成本上同样具有优势。

5 碳化硅：云程发轫，如日方升

5.1 新能源汽车、5G 通讯推动碳化硅市场快速增长

碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）因具有较高的禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率及抗辐射等优点，被视作第三代半导体材料。目前氮化镓（GaN）晶体生长仍有较多的技术难题尚未攻破，碳化硅因此成为最重要的第三代半导体材料。

碳化硅的衬底可以按照电阻率分为导电型衬底和半绝缘型衬底，导电型电阻率在0.02Ω·cm左右，半绝缘型电阻率大于 10 6Ω·cm。在导电型衬底上生长 SiC 衬底制作的功率器件可以应用在新能源汽车、电网、光伏逆变器、轨道交通等高压工作场景。在半绝缘型衬底上生长GaN外延制作的微波射频器件主要应用在射频开关、功率放大器、滤波器等通讯场景，可以满足5G通讯对高频性能和高功率处理性能的要求。

碳化硅衬底器件相较于硅基器件优点显著。第一，碳化硅的禁带宽度更高。制成的功率器件工作电压范围在 650V-3300V，更高的击穿电场使器件尺寸可以缩小为硅基的1/10。第二，碳化硅的饱和电子速率更高，导通电阻为硅基器件的 1/200。制成的微波射频器件在高频电流下产生的开关损耗更低，能量损失更小，同时可以减少电容和电感器件的使用量，显著缩小射频器件的体积。第三，碳化硅的高温性能和导热性更出色。碳化硅器件的最高工作温度高达1580℃，使其在高温工作环境下仍能保持更好的性能，良好的导热性能减少了散热件的需求，在降低成本的同时缩小体积。

碳化硅是解决电动汽车发展难题的关键因素之一。在下游应用中，碳化硅功率器件的主要应用场景为新能源汽车，目前新能源汽车行业面临的两大问题是续航里程焦虑与充电速度。

提升续航里程需要碳化硅功率器件减少车重。提升续航里程与降低百公里电耗是一个硬币的正反面，所以解决这个问题的根本方法是降低车身重量，由此衍生出四种路径，其中提升电池和电芯能量能量密度需要电池技术的进步，而减轻其他零部件重量可以通过碳化硅器件来实现。新能源汽车中的电机驱动系统、电压转换系统（DC/DC）、车载充电系统、电池逆变器等高压系统，均可以通过使用碳化硅功率器件减少重量和功率损耗，从而提高续航里程，还可以减少冷却系统，节约整车成本。

碳化硅功率器件助力新能源汽车升级 800V 高压平台提高充电速度。目前，新能源汽车电压通常为 400V，而 800V 高压平台可以将充电功率提升到 350KW以上，将400km续航里程电量的充电时间缩短至 12-15 分钟。

碳化硅功率器件市场规模将呈现指数级增长。随着新能源汽车渗透率的不断提升，以及碳化硅功率器件在新能源汽车的普及，未来碳化硅功率器件市场规模将呈现指数级增长。根据IHSMarkit 的预测，到 2027 年碳化硅功率器件市场规模将超过 100 亿美元。具体来看2022-2025年碳化硅功率器件市场规模增长相对平缓，2026-2027 年市场规模增速将会显著加快。

CASA 预测到 2025 年全球新能源汽车对碳化硅衬底需求量（折算为6 英寸）将达到62.4万片，国内需求量（折算为 6 英寸）将达到 28.6 万片。2018-2019 年天科合达6 英寸碳化硅晶片平均售价分别为 7386.41 元/片、7380.53 元/片，2020 年天岳先进6 英寸导电型碳化硅晶片平均售价为 7423.49 元/片，假设到 2025 年 6 英寸导电型碳化硅晶片价格下降到6500 元/片，预计全球、国内因新能源汽车带动的导电型碳化硅衬底市场规模分别为40.56 亿元、18.59亿元。

碳化硅材料天生适配 5G 通讯。5G 通信频率是指频段在 450MHz-60000MHz 之间，延时在1ms 以内，峰值下载速度达到 10-20Gbit/s 的通信技术。5G 通讯的所需的射频器件主要包括射频开关、LNA、功率放大器、滤波器等，其中功率放大器是放大射频信号的核心，5G的高频特性要求功率放大器具备在高频和高功率状况下的工作能力。以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件具备高导热性、低导通电阻，在高功率和高频率的工况下功率损耗更低、性能更加出色。

根据 Yole 的预测，到 2025 年全球半绝缘型碳化硅衬底需求量将达到43.84 万片。2020年天岳先进 4 英寸半绝缘型碳化硅晶片平均售价为 9214.99 元/片，假设到2025 年价格下降到7500元/片，全球半绝缘型碳化硅晶片市场规模将达到 32.88 亿元。

由于碳化硅晶体生长具备较高的技术壁垒，全球具备量产能力的公司数量有限，导致碳化硅衬底市场格局比较集中，而全球绝大部份市场份额被国外公司占据，这说明我国碳化硅企业具备较大的市场空间。我国的导电型碳化硅衬底龙头天科合达市场份额仅有1.7%。在半绝缘型衬底方面，我国的天岳先进进入全球头部厂商地位，2020 年市场份额为30%。

5.2 碳化硅长晶难度大，产能决定未来

碳化硅熔融温度高，晶型种类多，长晶良率低。碳化硅衬底的生产过程需要经过原料合成、晶体生长、晶锭加工、晶棒切割、研磨抛光等步骤。在晶体生长环节，碳化硅具有200余种晶体结构，而只有 4H-SiC 等少数几种晶体结构才是半导体材料所需的，在晶体生长期间需要对碳硅比、温度梯度、掺杂元素浓度等多个参数进行精准控制，否则会生长出多晶型掺杂、缺陷密度较高的不合格晶体。而碳化硅生长技术难度高导致了目前碳化硅衬底厂商生产良率较低。天岳先进作为国内半绝缘型碳化硅衬底龙头企业，晶棒环节良率近两年平均水平约为50%，衬底环节良率近两年在 70%-75%区间。

根据 CASA 统计，2020 年我国导电型碳化硅衬底产能为40 万片/年，半绝缘型衬底产能为18 万片/年，考虑到当前良率较低，且有相当一部分无法实现规模量产，实际有效产能会远远低于这一数据。2008 年《瓦森纳协定》禁止对中国出口半绝缘型碳化硅衬底，以限制中国在5G通信技术方面的发展，国内需求主要依靠自给自足。当前国内碳化硅衬底产能仍有较大部分为2-4 英寸，部分头部厂商完成了 6 英寸碳化硅衬底的技术储备并实现了量产，但规模较小，8英寸衬底生产技术仍处于技术储备之中，而国外碳化硅龙头 CREE、Ⅱ-Ⅳ分别在2015和2019年实现了 8 英寸碳化硅衬底的量产能力。

碳化硅晶体生长缓慢，产能释放一方面取决于长晶炉数量，一方面源于提高单炉产能。量产碳化硅晶锭的生长周期约为 7 天，生产出的碳化硅晶锭高度仅为十几厘米，考虑到良率以及切片损耗，单炉单次生产的碳化硅衬底仅为 2-3 片，天岳先进2020 年的长晶炉台均产能为111片/年，长晶速率缓慢决定了扩大产能需要依靠长晶炉数量增长以及提高单炉产能。购买长晶炉需要大额资本支出，对长晶炉参数的调试也需要较长时间。提高单炉产量需要对长晶技术的优化，同样需要时间积累，天岳先进 2018-2020 年长晶炉台均产量提高了40%。对于企业来说，短期内大幅度提高碳化硅有效产能存在一定难度，这决定了产能是未来行业格局竞争的主题。

5.3 晶盛机电：碳化硅获得订单突破，40 万片/年产能布局未来

根据晶盛机电公告，目前客户 A 与公司形成采购意向，2022-2025 年晶盛机电将优先为其提供不低于 23 万片碳化硅衬底，客户 A 在满足同等技术参数和价格的前提下，优先向晶盛机电采购碳化硅衬底产品。

此前，晶盛机电定增公告中拟投资 33.6 亿元投资年产 40 万片6 英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底晶片产能，项目建设期 5 年，预计第三年达产 30%，第5 年达产80%，第7年起达产100%。当前，晶盛机电将碳化硅项目从本次募投项目中调出，后续拟使用自有资金及其他融资方式投入。我们认为碳化硅项目从募投项目中调出不会对公司碳化硅业务未来发展产生较大影响，光伏设备能为公司创造良好的经营现金流，碳化硅项目投资周期较长，年均资本支出压力不会对公司造成较大影响，公司未来仍有较强的融资能力筹集资金投资碳化硅项目。

由于碳化硅衬底生产技术难度高，国内具备技术储备和量产能力的公司较少，行业竞争格局较好。而按照上文的预测，新能源汽车对碳化硅衬底需求将在2026-2027 年爆发增长，按照公司规划的产能建设速度，恰好能在需求爆发时完成大规模的产能布局，分享行业红利。

至此我们可以对第二个问题给出回答：我们认为 2022-2023 年光伏硅片的高景气度将为公司的业绩增长带来强有力支撑。国内半导体硅片产能扩建处于上行周期，公司12 英寸半导体设备目前已送至客户端进行验证，考虑到半导体行业 1 年左右的设备验证周期，以及公司募投的半导体设备项目 2 年的建设周期，预计公司半导体设备营业收入将在2024 年迎来快速增长。随着 Mini LED/Micro LED 技术的不断成熟，对蓝宝石衬底的需求也将不断增长。我们认为2024-2025 年半导体设备及蓝宝石业务将对冲光伏设备业务收入放缓的压力。预计2026-2027年是碳化硅衬底需求的爆发式增长阶段，公司目前的产能布局将有力支撑起业绩增长。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）