2025年天岳先进研究报告:碳化硅衬底领军者,长期增长动能稳固

  • 来源:中国银河证券
  • 发布时间:2025/08/07
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天岳先进研究报告:碳化硅衬底领军者,长期增长动能稳固。碳化硅衬底领军者,规模效应初显:天岳先进是中国碳化硅(SiC)半导体衬底材料领域的领军企业,公司从技术攻关起步,逐步实现4英寸至12英寸衬底的产业化突破。2024年,随着上海临港工厂产能的陆续释放,公司营业收入同比增长41.37%,归母净利润同比增长491.56%。2025年第一季度,虽然公司营业收入和归母净利润同比下降,但主要是受研发费用和管理费用影响,短期的投入是为长期的技术卡位蓄力。展望未来,依托于公司的技术优势,随着港股上市与AI眼镜、数据中心等新兴应用的突破,公司或将迎来二次跃升期。碳化硅--高压高温场景的半导体新王者:1)新能源...

碳化硅衬底领军者,规模效应初显

(一)公司简介:碳化硅衬底领军者,产能持续提升

天岳先进是中国碳化硅(SiC)半导体衬底材料领域的领军企业,其发展历程体现了从技术突破到国际领先的跨越,可以划分为以下三个阶段:

1)创立与早期技术积累:公司成立于2010年,并于2011年与山东大学签约,推动碳化硅半导体材料产业化。2015年,4英寸半绝缘型衬底产品鉴定验收,济南新工厂竣工投产。2017年,公司的6英寸导电型衬底产品鉴定验收。2019年,济宁工厂竣工投产,并获国家科学技术进步一等奖。

2)技术升级与市场拓展:2021年,公司被评为国家制造业单项冠军示范企业和国家专精特新企业,上海工厂开工建设。2022年,公司登录科创板,并订13.93亿元长期订单。2023年,公司业内首创使用液相法制备出了低缺陷的8英寸晶体。2024年11月,公司推出业内首款12英寸碳化硅衬底。

3)国际化与二次跃升期:2025年2月,公司向港交所递交发行申请,计划A+H上市。天岳先进从技术攻关起步,逐步实现4英寸至12英寸衬底的产业化突破,并通过国际客户合作(英飞凌、博世等)确立全球竞争力。展望未来,依托于公司的技术优势,随着港股上市与AI眼镜、数据中心等新兴应用的突破,公司或将迎来二次跃升期。

公司目前有济南、上海和济宁三大工厂。其中,济南工厂的产能产量稳步推进,上海工厂于 2024年中提前达到年产30万片导电型衬底的规划(原计划为2026年实现该目标)。上海工厂一期生产规划提前达产也彰显了公司强大的生产管理能力,为产能产量提供了坚实的保障。2024年全年,公司碳化硅衬底的产量同比增长56.56%至41.02万片。2025年6月30日,公司年产100000片导电型碳化硅晶片、48.5吨碳化硅单品的济南槐荫经济开发区项目获济南市生态环境局批复,同时上海工厂的第二阶段产能提升规划仍在推进,并计划建立新的海外生产设施,公司的产能将持续提升。

天岳先进股权结构以实际控制人宗艳民为核心、产业资本(华为哈勃)、基金及员工平台共同支撑战略发展。实控人宗艳民先生是公司创始人与核心技术带头人,也是享受国务院特殊津贴的专家,其长期主导技术路线与产能扩张,保障战略连贯性。产业股东的加入不仅是对公司发展经营的认可,也能提升供应链协同效应。员工持股平台覆盖多名核心技术与管理人员,形成“利益共享”机制,提升研发团队稳定性。整体来看,公司的股权结构和治理结构稳定与弹性并存。

(二)财务分析:规模效应初显,长期增长动能稳固

2020-2024年间,公司的营业收入从4.25亿元增长至17.68亿元。其中,受益于公司产品在下游新能源汽车、光伏发电、储能等应用领域的渗透,及上海临港工厂产能的陆续释放,2023年和2024年公司营业收入分别同比增长199.9%和41.37%。2025年Q1,虽然公司营业收入略下滑4.25%,但是长期的增长动能依旧稳固。从归母净利润水平来看,自2023年第三季度起,公司连续7个季度实现盈利。2025年一季度,受研发费用和管理费用同比增加影响,归母净利润有所下滑但是短期利润波动不改长期技术红利逻辑。

2022年,公司毛利率和净利率整体呈上升态势。2024年,随着上海工厂产能释放,公司规模效应凸显,毛利率升至25.9%,净利率升至10.13%。2020-2024年,公司期间费用率整体呈下降态势,从179%降至18.7%,系营收增长摊薄成本,且管理效率提升(管理费用率降幅最大)。2025年O1,受持续研发投入影响,管理费用和研发费用双增,但是毛利率维持相对稳定印证了公司的主业盈利能力未受损,短期的投入是为长期的技术卡位蓄力。展望后续,随着公司研发成果的逐步转化,大尺寸衬底和高附加值的新场景应用(如AR眼镜)逐步落地,公司盈利能力有望继续提升。

从海内外业务占比来看,公司海外业务占比持续增长,从2020年的20.02%增长至了2024年的64.19%。公司海外业务占比的持续提升,主要受益于英飞凌、博世等客户的长期订单支撑,公司国际化战略成效显著。从海内外业务的毛利率水平来看,境外业务毛利率长期高于境内业务。2024年,境外业务毛利率为42.05%,而境内业务仅为20.8%,主要由于海外客户对供应链稳定带来的高溢价接受度较高。后续,随着公司对海外生产设施的布局逐步落地,有望进一步提升交付效率及供应链稳定性,强化对国际客户响应能力。

碳化硅——高压高温场景的半导体新王者

半导体是电子产品的核心,是信息产业的基石。半导体是指在常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。常见的半导体包括硅、锗等单元素半导体及砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等化合物半导体。

(一)高压高温场景新王者,应用领域持续拓宽

从半导体材料发展代际来看,主要可以分为三个阶段:第一代半导体材料“硅(Si)”和“锗(Ge)”。1950年代初期,锗是主要的半导体材料,虽然耐高温和抗辐射性较差,但凭借电子迁移率较高、空穴迁移率较高、成本较低的优势仍被广泛应用在空间卫星太阳能电池面板中。1960年后,硅成为主要材料,目前大部分半导体芯片和器件都是用硅片作为基底功能材料生产出来的。硅的性质稳定、容易提存、储存量大、成本低,主要应用于大规模集成电路中,但是禁带宽度窄、电子迁移率低,无法满足高频高功率器件和光电子器件的需求。

第二代半导体材料“砷化镓(GaAs)”和“磷化铟(InP)”。自20世纪90年代起,移动信息快速发展,光通信产业崛起,以砷化镓和磷化铟为代表的第二代半导体逐渐崭露头角。二代半导体的电子迁移率是一、三代半导体的4-8倍,因此通过相同的电流,损耗较小,适用于高频、高速环境中。其中GaAs由于光电性能好、耐热、抗辐射,被广泛应用在LED、显示器和射频模组中;InP则凭借导热性好、光电转换效率高、光纤传输效率高等优势,被广泛应用在5G基站光模块、激光雷达中。

第三代半导体材料“氮化镓(GaN)”和“碳化硅(SiC)”。21世纪以来,现代工业对高功率、高电压、高频率电子器件的需求陡增,也就对半导体材料的禁带宽度等物理性能提出了更高的要求,以碳化硅和氮化镓为核心的第三代半导体材料逐渐脱颖而出。虽然第三代半导体材料制造成本相对较高,但是依旧凭借其性能优势被广泛应用在各种新兴领域。其中,化硅乘可再生能源之东风发展更为迅猛。

1)氮化镓(GaN):主要应用于中低压应用中,开关速度较快,高频特性允许使用更小的电感/电容,减少系统体积,适用于快充、5G基站、射频(RF)器件。

2)碳化硅(SiC):耐压可达1200V以上,可在175°℃以上稳定工作,适用于电动汽车主驱逆变器、光伏、轨道交通等场景。目前,除传统的应用场景外,化硅材料还可应用于人工智能数据中心的电源供应单元,来减少能源耗用,也可用于AI眼镜的光波导镜片中,实现更大的视角和更简单的全彩显示结构。

(二)新能源汽车、光储充、家电和电网等多轮驱动

1.新能源汽车:乘用车 SiC-MOSFET仍有较大渗透空间,新能源工程车规模化

逆变器是新能源汽车动力系统的核心组件,不仅实现电能形式的转换,还承担着动力控制、能量回收、效率优化及系统保护等多重职责,其性能参数(如效率、功率密度、开关频率)直接决定车辆的加速能力、续航里程、充电速度和可靠性。目前,为缩短充电时间,比亚迪、小鹏等主流车企加速布局800V高压系统,对逆变器耐压等级要求也从650V提升至1200V以上。同时,为提升整车续航,对逆变器的高效率需求也显著提升。

碳化硅材料的击穿电场为3MV/cm,是硅的10倍,禁带宽度为3.26eV,约为硅的3倍。得益于这两种性能优势,碳化硅可以在较薄的漂移区厚度下就能实现高耐压,从而得到更低的单位面积导通电阻,因此SiC MOSFET不仅耐压范围高于IGBT,导通损耗也更低。同时,由于IGBT是双极结构,通过空穴注入(P+集电极)降低导通压降,但引入了“拖尾电流”问题,导致开关损耗较高。SiCMOSFET是仅依赖电子导电的单极结构,因此开关时无拖尾电流,更适合高频应用。除此之外,SiC材料热导率高(4.9Wcm·K),允许器件在200℃以上稳定工作,可以延长器件寿命,适配新能源汽车的严苛工况,而硅基器件在150℃时性能显著退化。

得益于 SiC MOSFET的高频、低损耗和高热导率特性,配备SiC MOSFET器件的新能源汽车可以减少无源元件的体积和成本,也可以降低散热系统的复杂度,而效率的提升也可以减少电池容量的要求或延长续航里程。因此,虽然SiCMOSFET器件成本较高,但是通过性能提升可以间接抵消器件成本。

2024年上半年,大部分车企均发布了800V车型,几乎所有的800V车型都应用了化硅。随着新能源汽车逐步进入800V+时代,碳化硅也逐渐成为必选项。后续,随着化硅成本进一步下降和高压平台的进一步普及,SiCMOSFET将逐步替代IGBT,成为新能源汽车逆变器的主流选择。

2023年起,我国碳化硅新增车型数量快速增长至45辆,2024年新增车型为47辆,2020-2024年间碳化硅车型已累计超百余款。从价格区间来看,当前碳化硅主要应用于20-30万的车型中,并逐渐向其他价位渗透。2024年,埃安推出两款价格在15万以下搭载400V平台SiC主驱的车型,极狐搭载800V高压结构的阿尔法S5售价也仅12.78万元,碳化硅向中低价位车型渗透趋势明显。

近年来,增程式车型在新能源车型中的占比逐渐提升。此前,由于使用的电池容量较小,导致碳化硅在其中渗透率较低。2025年,小鹏创新推出小鹏鲲鹏超级电动体系,以430km纯电续航和1400km 综合续航,配合800V5C高压平台,为碳化硅的应用打开了新空间。虽然碳化硅已经在加速渗透,但是2024年上半年,我国新能源汽车化硅模块的装机量占总功率模块的比例也仅超过10%。在新能源汽车渗透率逐步提升的大背景下,随着SiC模组的应用逐步从高端车拓展到中端和入门级车型,从纯电车型拓展至增程式车型,SiCMOSFET渗透率仍有较大提升空间,预计2025年将达到20%以上。

除传统的燃油车外,工程车电动化已逐步从试点迈向规模化,其核心驱动力是政策法规推动、经济效益提升、技术突破支撑三者的共同作用。从政策的角度看,早在2023年,工业和信息化部、交通运输部等8部门就联合发布《关于启动第一批公共领域车辆全面电动化先行区试点的通知》,试点期为2023-2025年。厦门作为试点城市之一,明确提出城市渣土车、混凝土搅拌运输车等工程应用领域,新增和更换使用纯电动汽车比例不低于40%,并逐年递增20%,到2025年达到80%。

从经济效益的角度看,虽然工程车电动化中的应用面临高初始成本的挑战,但其通过系统级降本、能效提升显著优化全生命周期经济性。从5吨电动/柴油装载机综合使用成本对比来看,按照10年使用寿命计算,电动装载机可以节省256万元。

从技术突破的角度看,碳化硅器件通过突破效率极限、缩小系统体积、增强环境适应性解决了工程车电动化的核心痛点。不同于乘用车,工程车的电动化不仅指行驶动能电动化,也指作业功能电动化。作业功能的自动化指的是用电动取力器(ePTO)替代传统机械取力器实现液压系统的电力驱动,其优势在于符合环保和电气化趋势,可以大幅降低能耗和噪音。

ePTO的工作方式为由车载电池供电,通过逆变器将直流电转为交流电,驱动电机带动液压泵工作。在高性能、高效率以及工况较差的场景中,SiC逆变器或将会成为主流选择。2024年10月7 日,CISSOID发布消息,他们的SiC电机控制模块被液压元件制造商Hydro Leduc 的模块化ePTO所采用。目前,ePTO仍是一片蓝海市场,SiC也必将受益于这一发展浪潮。

2.光储充:超充技术快速发展,光储领域持续渗透

超级快充技术是当前新能源产业的核心战略方向之一,其背后既有政策强力推动,也源于市场需求和技术升级的必然性。1)政策端:2025年7月,国家发改委等四部门联合发布文件,要求到2027年大功率充电设施单枪>250kW)超过10万台,并且面向电动重卡、电动船舶、电动飞机等大容量、高倍率动力电池应用场景,开展单枪兆瓦级充电技术研究与试点应用。

2)需求端:比亚迪、小鹏等车企纷纷推出800V车型,高压车型普及和用户补能焦虑共同作用倒逼充电桩功率升级。同时,超充桩覆盖率提升又将加速高压车型销售,形成正循环。目前,我国新增充电桩数量仍在快速增长,2024年底至2025年3月,全国累计新增公共充电桩同比增长75.3%。然而,240KW以上的公共充电桩占比仅为6.7%,超充技术仍有较大的渗透空同。

为达成超充这一目标,充电桩的电源模块必须突破效率、散热、功率密度三大物理极限。目前,传统硅基IGBT器件在超充的高压、高频、高温场景下已接近性能天花板,而碳化硅可以在高温情况下满功率使用,还可以在大功率情况下保持稳定输出,同时SiC高频特性允许使用更小的电感/电容,实现小型化和集成化。

碳化硅芯观察数据显示,碳化硅充电桩的输出功率较硅基充电桩增加30%,损耗减少50%。在运营成本上,根据英飞源测算,如果一个公共运营充电桩配备5台采用SiC电源模块的480KW的充电桩,在利用率为1/6的情况下,第一年就可以节省电费4.7万元,随着利用率的上升,3年或将累计节省电费21.2万元。

从远期成本和使用效能来看,SiC凭借材料特性或将成为实现超充的核心技术底座。

同样是凭借耐高压、高频高效、耐高温等特性,碳化硅在光伏和储能系统中早已成为提升能效、功率密度和提升年度受益的关键技术。以英飞源的62.5KWPCs模块为例,该款产品采用碳化硅模块,满载效率可以提升至98.7%,与硅基产品相比单日受益可提升8.2元,年度受益可提升2870元。英飞凌表示,在IGBT技术的进步和SiC产品的加持下,组串式光伏逆变器功率变换效率很接近99%以上的天花板水平。

3.其他:家电、电网、轨交等领域多点开花

碳化硅(SiC)在家电、轨交和电网领域同样也通过高频低损、耐高温、能效跃升三大核心优势驱动变革:1)家电:目前,碳化硅在空调中应用较多,主要用在功率因数校正PFC电路中,可提升AC/DC转换效率,也可用于电机驱动中,以支持更高开关频率(从40kHz升至80kHz)、优化能效。2024年12月,格力碳化硅芯片工厂投产;2025年4月,该工厂的碳化硅功率芯片在家用空调中的装机量已经突破100万台。展望未来,随着碳化硅工厂产能的陆续释放以及成本下行,有望在电视机、

洗衣机等更多的大功率家电上实现应用。2)轨交:碳化硅在轨道交通领域的核心应用集中于牵引逆变器,辅助电源系统和永磁直驱技术,目前,碳化硅在辅助系统中渗透较快,主牵引系统仍以示范项目为主。2024年10月,全化硅永磁直驱牵引系统列车苏州地铁3号线0312号完成了空载试运营和载客后运营(5000公里),其能耗相较异步牵引列车节能预计10%-20%、降噪14dB以上并且可以减少日常清洁以及齿轮箱换油工作和日常维护工作量。展望未来,全碳化硅牵引系统有望从技术示范向规模化推广迈进,成为轨道交通绿色低碳转型的核心引擎之一。

3)电网:碳化硅在电网中主要用于配电网环节(1200-6500V中低压SiCMOSFET器件)和电网输电环节(高压大电流SiC器件)。在配电网环节,由于光伏、储能、电动汽车等分布式电源大规模并网,导致潮流方向多变、电压波动加剧,变压器和机械开关需要满足实时调控需求,SiC的核心价值在于响应速度快、效率高。在电网输电环节,高压直流输电是破解能源空间错配、提升电网韧性、实现碳中和的重要方式。然而、硅基IGBT到4500V就基本接近性能极限,因此耐高压(数万伏)的SiC器件或为不二之选。同时,一只碳化硅器件可以代替四只硅基器件,串联数量理论上可以减少3/4,从而减少能耗和系统体积,提升可靠性。

虽然目前碳化硅在电网中的渗透率较低,但是依托于政策强力支持及新能源并网刚需,未来有望在高压输电、智能配网等环节加速渗透。

(三)数据中心和 AR 眼镜抬升天花板

1.数据中心:打破数据中心“能耗墙”,SiC或将从可选技术变为必然选择

在AI算力需求、云计算普及及5G边缘计算部署等因素的驱动下,全球数据中心市场规模将从2024年的319.53亿美元增长至2035年的987.68亿美元。数据中心的用电量也随之快速增长2030年数据中心的电力消费将达到全球电力消费的3%-4%,算力的竞争和能源资源的竞争愈发密不可分,而且从运营成本的角度来看,电力成本占总成本的56.7%,远高于硬件折旧。

相比于传统的数据中心,AI数据中心更是面临功率密度快速攀升带来的供电、散热和布局三大挑战。AI数据中心的单机功率密度是传统数据中心的5倍以上,电力转换损失也更高,并且要求电流瞬态响应速度更快,因此,高频小型化、电源转换损耗低和动态响应速度快的器件更是重中之重。

碳化硅通过重塑UPS与服务器电源两大核心环节,以高频低损、高温稳定、高密度三大优势,成为数据中心破解“能耗墙”的关键之一。

1)UPS:UPS系统的核心功能是保障电力连续供应,其组成包含整流、储能、逆变及旁路切换四大模块。碳化硅主要应用于整流器(AC/DC)和逆变器(DC/AC)两大功率转换环节,使得双转换UPS系统中的功率损失降低高达70%,并且长时间以98%以上的高效率运行。同时,使用碳化硅的UPS系统具有更高的热损值,可以大大的降低冷却能耗和占地面积。2)服务器电源:服务器电源是数据中心的核心供能单元,其组成包含AC/DC转换(整流与PFC)和 DC/DC转换两级核心电路。碳化硅(SiC)凭借其高频、低损、耐高温特性,主要应用于PFC电路和 DC/DC高频开关环节。

今年,英伟达宣布2027年开始将率先向800VHVDC数据中心电力基础设施过渡,标志着数据中心供电系统的第二次革命的到来。目前,AI数据中心机架依赖于54V低压配电系统,单机柜功率超 200kW时面临效率骤降、铜材消耗剧增及散热难题。英伟达新架构通过高压直连+固态变压器简化供电链路,SiC在高压整流与固态变压器(6500V、3300V、2300V和1200V碳化硅MOSFET器件)、DC-DC降压环节(650V和1200V的碳化硅MOSFET器件)的需求激增。在AI高速发展的时代,算力需求呈现指数级增长,“能耗可控”逐渐成为数据中心的核心竞争力之一,碳化硅或将成为突破算力与能耗矛盾的核心战略材料。

2.AR 眼镜:突破 AR光学性能天花板,量产破局可期

相比于手机、电脑、VR头显等设备,AR眼镜不仅是最适合全天佩戴且不影响正常生活的智能设备,可以真正的实现“计算设备隐形化”。同时,AR眼镜也最靠近人体三大重要感官(眼镜、嘴巴和耳朵),因此被认为是大模型的理想载体。AR可以拓宽人类视觉边界,AI可以增强认知效率,两者交叉融合可以改变人机交互方式,重塑生产力关系。AR眼镜和AI的融合是人类感知系统的外延革命,也是必然趋势。

光学显示是AR眼镜的核心部分,也是成本占比最高的环节。AR眼镜光学方案主要包括棱镜自由曲面、birdbath、光波导,显示方案主要包括LCOS、DLP、MicrOLED、LBS。目前主流方案为成本较低的MicroOLED+Birdbsth方案,占据90%的市场份额,但是该方案亮度和透光率较低且设备厚重,佩戴舒适性较差。光波导方案的设备轻薄、透光率较好,但是技术复杂、良率较低成本较高。随着光波导技术的逐渐成熟、量产规模扩大、成本降低,将逐步成为主流方案。

碳化硅波导片的成本是决定其在AR眼镜中规模化应用的关键变量,直接影响产品的市场渗透率、技术路线选择和产业链成熟度。用于AR眼镜的碳化硅衬底为半绝缘型衬底,在工艺目标、加工方案等方面和用于半导体中的导电性衬底有所不同。目前,半绝缘型衬底市场需求有限,规模效应尚未显现,并且一片6英寸碳化硅衬底仅可供2副眼镜,材料利用率较低,导致成本较高。但是,在多家终端公司布局碳化硅波导片的大趋势下,叠加大尺寸衬底产能释放提升材料利用率(一片8英寸晶圆可以做成 3-4副眼镜,一片12英寸品圆大约可以做成8-9副眼镜),碳化硅波导片进入消费级市场指日可待。

根据弗若斯特沙利文数据,2024-2030年,碳化硅功率半导体器件市场规模将以35.2%的复合增速从 32.4亿美元增长至197.45亿美元。其中,电动汽车领域仍是碳化硅器件市场规模增长的主要驱动力,2024-2030年间的CAGR为36.1%;光储、电网和轨交领域也将以20%+的年复合增速同步驱动市场成长;家用电器、数据中心等新兴行业则展现了最快的市场增速(39.2%)。从渗透率的角度看,2023年碳化硅功率半导体器件在全球功率半导体器件市场中的渗透率为5.8%,2030年渗透率将达到22.6%。

整体来看,随着碳化硅器件技术迭代加速和应用场景爆发式扩张,市场仍处于高速成长期。

大尺寸趋势不改,公司8英寸弯道超车

(一)液相法或成新秀,大尺寸化趋势不改

碳化硅(SiC)衬底在SiC器件中占据核心地位,其质量和尺寸直接影响器件性能与成本,技术壁垒和成本结构决定了整个产业的商业化进程。在SiC功率器件成本结构中,衬底占比达47%,外延层占23%,器件制造占30%。相比传统硅基器件(硅衬底成本占比<10%),SiC衬底的高成本主要源于品体生长的复杂性和低良率。SiC有200多种晶型,最适合用于半导体领域的4H晶型需在2000+℃高温生长,且无法实时监控晶体内部状态,易产生多型夹杂缺陷(200余种晶型易相互转化),同时温度梯度控制不当会导致晶体开裂或应力缺陷,生长效率低。因此,化硅衬底的制备壁垒相对较高。

按照电学性能分,SiC衬底分为导电型衬底和半绝缘型衬底。导电型衬底的电阻率大多为15~30mΩ·cm,主要用来制备功率器件,应用于新能源汽车、光伏与储能、工业电源等场景。半绝缘型衬底电阻率>105Ω·cm,主要用于制造射频器件、光电器件,用于5G通讯、航空航天等需要高频性能的领域和光电领域。

从掺杂类型来看,导电型碳化硅衬底可以分为N型衬底和P型衬底。N型依自由电子导电目前制备工艺和应用较为成熟,占据主要市场份额。P型依赖空穴(共价键缺位)导电,受限于制备工艺,目前市场份额较低。但是,相比于单极型器件,更适用于特高压的高压双极型器件需要P型衬底以实现特定电学性能,因此其发展和智能电网等应用场景息息相关。

根据公司港股招股说明书中数据,2023年化硅衬底市场规模为74亿元,2030年预计达到664亿元,CAGR为39%。导电型碳化硅衬底仍旧为主要市场,市场规模将从2023年的71亿元增长至2030年的584亿元;半绝缘型半导体市场规模2023年为20亿元,2030年将增长至80亿元。

从生长工艺来看,碳化硅衬底的制备方法主要有物理气相传输法(PVT)、高温化学气相沉积法(HTCVD)和液相法(LPE)三种。

1)PVT:在密闭石墨坩埚中,将高纯碳化硅粉料加热至2000℃以上升华,气相组分(Si/C/SisC/SiCz)在温度梯度驱动下传输至籽晶表面结晶生长。该方法是目前最成熟也是主流的碳化硅衬底制备方法,工艺稳定性强,但是长晶速度慢(仅0.3-0.5mm/h,6英寸晶锭需连续生长7-10天)、多型夹杂缺陷密度较高、且难以制作P型衬底。HTCVD:通入硅烷(SiH)和碳氧化合物(如CH在1800-2200C反应沉积,气相外延2)生长单晶。其优势是缺陷密度低、掺杂精准可控,可获得高纯度、高质量的碳化硅晶体,但是该方法成本高昂、所用设备的复杂程度高、较难在功率器件领域推广。因此,多用于制备半绝缘型衬底。LPE:将碳溶解于硅熔体(1600-2000℃℃),通过温度梯度驱动溶质在籽晶表面析出结晶3)该方法生长速率高、缺陷抑制显著、便于长厚和扩径、并且掺杂灵活性高,可以用于制备P型衬底。

碳化硅衬底制备方法的技术迭代本质是"缺陷-成本-效率"的三角博弈,PVT法胜在工程化,HTCVD强在纯度,LPE则以高速率&低缺陷破局。

从尺寸的角度看,碳化硅衬底的大尺寸化是产业发展的核心趋势,其根本动力在于降本增效。根据 Wolfspeed 的数据,8英寸碳化硅衬底可生产 32mm?面积的裸片845颗,相比6英寸增加90%,并且衬底利用率提升了7%,合格芯片产量可以增加80-90%;12英寸衬底单片晶圆产出景相较8英寸再度跃升2.5倍。综合来看,采用8英寸衬底可以将单位综合成本降低50%。当前市场仍以6英寸为主,但8英寸正加速渗透,12英寸已进入技术突破期。根据Yole数据,2023年8英寸衬底占比为1.97%,2024年则快速增长至14.77%,2028年将达到49.66%。

二)公司优势:技术布局全面,8英寸弯道超车

技术实力:2023年6月,公司采用液相法制备出了低缺陷的8英寸衬底,通过热场、溶液设计和工艺创新突破了碳化硅单晶高质量生长界面控制和缺陷控制难题,属业内首创。同时,在大尺寸单晶高效制备方面,晶体厚度突破60mm,对提高生产效率具有重要意义。2024年11月,公司在慕尼黑SemiconEurope全球首发12英寸导电型衬底;同期,公司采用液相法制备的低阻P型碳化硅衬底实现了4°偏角、电阻率<200mQ·cm、并且面内分布均匀、结晶性优异,为高压器件(如 SiC-IGBT)提供了理想基底,也向智能电网等更高电压领域迈进了一步。2025年3月,公司在Semicon China上再度携12英寸高纯半绝缘型碳化硅衬底、12英寸导电P型及12英寸导电N型碳化硅衬底登场,标志着公司全面步入国际碳化硅大尺寸竞技场,也在AR虚拟显示领域打响了第一枪。

市场地位:根据富士经济的报告,2023年天岳先进超越Coherent首登导电型碳化硅衬底第二名。2024年,公司市占率提升至22.8%,美国衬底大厂Wolfspeed 以 38.4%的市占率维持第一名。2025年,在6英寸逐步向8英寸切换的窗口期,Wolfspeed申请破产重组,公司有望凭借先发优势快速抢占市场份额,重塑产业格局。

在高纯半绝缘领域,公司连续五年全球市占率排名第三。2025年7月,天岳先进与舜宇奥来签署协议,共同推进AR微纳光学项目,整合碳化硅材料与光波导加工技术,加速量产进程。这一布局,延伸了碳化硅的应用边界,打开了公司成长的天花板。客户优势:凭借产品稳定性、一致性优势,公司获得英飞凌、博世、安森美等多家国际一线客户认可,与超过50%的全球前十大功率半导体企业开展合作。早在2023年,公司就与英飞凌签订了衬底和晶棒供应协议,该协议的供应量预计将占到英飞凌长期需求量的两位数份额。

整体来看,天岳先进的优势在于以液相法技术为核心突破材料瓶颈,以8英寸衬底量产能力抢占成本高地,再以全球TOP3市占率绑定头部客户,最终通过车规级+高压+AR眼镜三大应用场景实现全面商业化。其技术路径(如特高压器件替代)进一步强化了供应链话语权,未来在高压电网、新能源汽车、AR眼镜等领域的增长确定性显著。


(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。)

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