碳化硅单晶炉行业市场需求与投资规划.docx

碳化硅单晶炉行业市场需求与投资规划一、 半导体材料为芯片之基，覆盖工艺全流程半导体材料包括晶圆制造材料和封装材料其中晶圆制造材料包括硅片、掩模版、电子气体、光刻胶、CMP抛光材料、湿电子化学品、靶材等，封装材料包括封装基板、引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘结材料和其他封装材料具体来说，在芯片制造过程中，硅晶圆环节会用到硅片；清洗环节会用到高纯特气和高纯试剂；沉积环节会用到靶材；涂胶环节会用到光刻胶；曝光环节会用到掩模板；显影、刻蚀、去胶环节均会用到高纯试剂，刻蚀环节还会用到高纯特气；薄膜生长环节会用到前驱体和靶材；研磨抛光环节会用到抛光液和抛光垫在芯片封装过程中，贴片环节会用到封装基板和引线框架；引线键合环节会用到键合丝；模塑环节会用到硅微粉和塑封料；电镀环节会用到锡球二、 全球半导体材料制造及晶体生长设备市场竞争格局晶体生长设备下游应用领域为半导体材料制造（硅片/碳化硅衬底），下游应用行业具有技术壁垒高、研发周期长、资金投入大、下游验证周期长等特点，市场集中度较高全球硅片和碳化硅衬底市场份额主要以美国、日本和欧洲等企业为主：硅片市场份额主要被日本信越化学、日本胜高、中国台湾环球晶圆、德国世创和韩国SK五大企业占据，五大企业占全球硅片市场份额约为90%；碳化硅衬底市场份额则主要以、美国Ⅱ-Ⅵ和德国SiCrystal等企业为主，占全球碳化硅衬底市场份额约为90%。

晶体生长设备技术水平是半导体材料制造性能优劣的基础决定因素之一，为保证晶体生长设备及半导体材料制造工艺技术方案的适配性，国际主要半导体材料厂商经过数十年积累的先进工艺和控制策略，基于晶体生长工艺的匹配性及半导体材料制造质量、性能的稳定性，其使用的晶体生长设备均主要为自行研发生产（如日本信越化学和日本胜高），未对外采购及销售其他国际主流厂商主要通过自制及向国际晶体生长设备供应商（如PVATePlaAG、S-TECHCo．，Ltd．等）采购的方式实现晶体生长设备供应国内半导体产业链起步较晚，晶体生长设备及半导体材料制造产业发展相对落后一方面，晶体生长设备长晶制备的硅片/衬底经下游不同应用领域器件端认证后，才可逐步实现规模化量产针对特定设备，客户需结合不同下游产业应用领域，实施材料定制化工艺开发，可达到的工艺开发能力与水平、下游器件端认证及量产进度与特定设备的产业应用时间及验证经验显著相关因晶体生长设备及半导体材料制造产业认证及量产应用存在一定时间周期，国内产业发展仍处于早期阶段，导致产业发展速度较国外成熟产业相对缓慢另一方面，半导体产业链各环节的技术要求、精密程度及稳定性要求极高，通常来说，下游芯片厂商对已通过认证的半导体设备及制备工艺均会进行稽核，硅片/衬底材料厂商对半导体设备和制备工艺的改动均需通知下游芯片厂商，待其进行审核后方可进行。

因产业认证壁垒、厂商更换成本、风险等因素，国内晶体生长设备供应商尚未实现全球主流硅片厂商的设备供应以上产业发展因素导致国内半导体材料制造及晶体生长设备占全球市场份额比重相对较低截至目前，国内半导体级硅片厂商、碳化硅衬底厂商产出规模占全球市场份额均不足10%在半导体级单晶硅制造领域，国内半导体级硅片厂商主要向S-TECHCo．，Ltd．等国际供应商采购晶体生长设备，国内晶体生长供应商占国内硅片厂商采购份额的比重仅为30%左右半导体材料制造及晶体生长设备市场均存在较大的进口替代空间三、 中国为全球最大半导体市场，国产化提升大势所趋复盘半导体行业发展历史，共经历三次转移第一次转移：1973年爆发石油危机，欧美经济停滞，日本趁机大力发展半导体行业，实施超大规模集成电路计划1986年，日本半导体产品已经超越美国，成为全球第一大半导体生产大国；第二次转移：20世纪90年度，日本经济泡沫破灭，韩国通过技术引进实现DRAM量产与此同时，半导体厂商从IDM模式向设计+制造+封装模式转变，催生代工厂商大量兴起，以台积电为首的中国台湾厂商抓住了半导体行业垂直分工转型机遇；第三次转移：2010年后，伴随国内厂商崛起、贸易摩擦背景下国家将集成电路的发展上升至国家战略，半导体产业链逐渐向国内转移。

中国为全球最大半导体市场，占比约1/3随着中国经济的快速发展，在、PC、可穿戴设备等消费电子，以及新能源、物联网、大数据等新兴领域的快速推动下，中国半导体市场快速增长据WSTS数据显示，2021年全球半导体销售达到5559亿美元，而中国仍然为全球最大的半导体市场，2021年销售额为1925亿美元，占比34．6%国产化率极低，提升自主能力日益紧迫近年来，随着产业分工更加精细化，半导体产业以市场为导向的发展态势愈发明显从生产环节来看，制造基地逐步靠近需求市场，以减少运输成本；从产品研发来看，厂商可以及时响应用户需求，加快技术研发和产品迭代我国作为全球最大的半导体消费市场，半导体封测经过多年发展在国际市场已经具备较强市场竞争力，而在集成电路设计和制造环节与全球领先厂商仍有较大差距，特别是半导体设备和材料SIA数据显示，2020年国内厂商在封测、设计、晶圆制造、材料、设备的全球市占率分别为38%、16%、16%、13%、2%，半导体材料与设备的重要性日益凸显四、 化合物半导体晶体生长设备（一）碳化硅衬底材料发展概况第三代半导体材料是指以碳化硅等为代表的宽禁带半导体材料，发展时间较短国内材料厂商与国外材料厂商的技术仍具有差距，但与硅基半导体材料相比，技术差距相对较小，随着国内技术不断进步完善，下游应用领域不断拓展，国内材料厂商发展潜力较大。

由于碳化硅衬底性能参数指标众多、制备工艺难度高、晶体生长慢，同时还要克服高温、晶体生长过程不可见等生长条件苛刻的因素，其晶体生长难度大，制备效率较低，使得良率较低，仅约为30%-50%左右，导致材料成本较高下游应用领域基于成本较高等因素，仍处于应用阶段的初期随着碳化硅材料制备工艺技术不断发展，厂商不断扩产，下游应用领域持续拓展及批量应用，凭借其禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高及抗辐射能力强等优势，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，与硅基材料相比，碳化硅材料以上优良特性可弥补硅基材料的不足之处，在功率器件等方面与硅基材料形成优势互补，广泛应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、5G通讯等现代工业领域1、新能源汽车行业发展概况当前，新能源汽车普及的趋势愈发明朗，新能源汽车行业是未来市场空间巨大的新兴市场根据Wind统计数据，2016-2021年，国内新能源汽车销量年均复合增长率高达47．5%，2021年销量突破350万辆在碳中和的趋势下，未来新能源汽车仍有广阔的发展空间，预计2025年国内销量约为700万辆-900万辆碳化硅器件适用于新能源汽车的逆变器、车载充电机等器件，凭借其耐高频、易散热、高电流密度、低损耗等特性，能提升新能源汽车性能、实现轻量化、提升续航里程。

此外，新能源汽车的普及，将推动配套充电桩的持续发展碳化硅器件可应用于新能源汽车充电桩，能减小充电桩体积，提高充电速度碳化硅材料作为新能源汽车领域发展前景良好的器件材料，其发展潜力巨大2、光伏行业发展概况随着光伏投资成本的下降及发电效率的提升，近年来，光伏发电呈高速发展态势，2016-2021年全球光伏新增装机容量年均复合增长率达18．8%在光伏发电中，相比传统硅基的逆变器，搭载碳化硅器件的光伏逆变器，转换效率可由96%提升至99%以上，能量损耗降低50%以上，从而能够缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本，碳化硅有望高速渗透光伏市场目前，国外厂商如英飞凌、富士电机、三菱电机、阳光电源、西门子等企业均已推出应用碳化硅器件的光伏逆变器，国内作为光伏领域最大的市场之一，国内碳化硅材料厂商持续推进光伏应用领域的业务3、轨道交通行业发展概况碳化硅器件应用于轨道交通牵引变流器，能极大发挥自身高温、高频和低损耗特性，提高牵引变流器装置效率，符合轨道交通大容量、轻量化和节能型牵引变流装置的应用需求，从而提升系统的整体效能，未来将在轨道交通领域发挥重要作用4、5G通讯行业发展概况随着5G通讯技术的发展和推广，5G建设将为射频器件带来新的增长动力。

以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件能有效满足5G通信高频性能、高功率处理能力要求，碳化硅基氮化镓射频器件已逐步成为5G功率放大器、尤其是宏基站功率放大器的主流技术路线随着以上终端应用领域不断发展，根据Yole、Marklines等数据，2020年全球碳化硅器件的市场规模为11．84亿美元，预计2025年将增长至59．79亿美元，复合年增长率达38．25%碳化硅器件市场的高速增长也将推动碳化硅单晶衬底的需求释放此外，随着我国加快新基建建设力度，明确新基建涉及5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车及充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等领域，以上领域与我国半导体产业的发展密切相关，将成为我国新一轮半导体产业快速发展的驱动因素，为以碳化硅为代表的化合物半导体市场带来新的机遇虽然第三代半导体发展时间较短，但碳化硅衬底市场仍以美国等传统半导体产业链强国为主，集中度较高，主要厂商包括、美国Ⅱ-Ⅵ、德国SiCrystal等企业，其中，占据龙头地位，2020年市场份额达62%二）国内碳化硅材料厂商发展概况目前，碳化硅衬底市场以海外厂商为主导，国内企业市场份额较小，主要企业包括三安光电、天岳先进等。

由于国内半导体技术发展和产业链配套相对落后，碳化硅衬底制备水平及应用领域处于初期阶段，因此与国外龙头企业相比，国内厂商存在技术水平差距和市场份额较小的情况随着国内下游行业的快速发展，市场规模持续扩大，衬底及制造设备需求量将会有较大提升，故作为晶体制备的载体，根据不同尺寸、不同类型的碳化硅单晶衬底及不同的下游应用需求，将会进一步大幅提升对碳化硅单晶炉等设备端的需求因此，在市场保持高景气度的情况下，在国内产能加速扩产叠加设备国产化率提升的双重因素驱动下，我国碳化硅晶体生长设备市场发展潜力巨大三）蓝宝石晶体生长设备蓝宝石晶体材料是现代工业重要的基础材料，具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度大、硬度大、耐腐蚀，可在接近2，000℃高温下工作，在紫外、可见光、红外、微波波段均有良好的透过率，被广泛应用于LED衬底材料、消费类电子产品、智能穿戴设备等领域LED衬底材料是蓝宝石重要的应用，同时由于在透红外光和抗划伤等方面的突出优势，蓝宝石在消费电子产品上的应用也具有广阔的市场空间随着LED行业和消费电子行业发展趋于成熟，行业产能的普遍提升，蓝宝石材料制造成本以及销售价格的下降，同时部分厂商早期已经有较多的备货，因此供需关系与市场规模较为稳定。

五、 电子特气：半导体制造的血液电子特种气体又称电子特气，是电子气体的一个分支，相较于传统工业气体，纯度更高，其中一些具有特殊用途电子特气下游应用广泛，是集成电路、显示面板、太阳能电池等行业不可或缺的支撑性材料在半导体领域，电子特气的纯度直接影响IC芯片的集成度、性能和良品率，在清洗、气相沉积成膜（CVD）、光刻、刻蚀、离子注入等半导体工艺环节中都扮演着重要的角色一）电子特气种类较多，广泛应用于半导体工艺电子特气可以根据其化学成分本身和用途的不同进行分类根据化学成分的不同，电子特气可分为氟系、硅系、硼系、锗系氧化物和氢化物等几大类别二）电子特气占比仅次于硅片，国内市场规模快速增长半导体市场发展迅速，为上游电子特气市场打开成长空间根据SEMI数据，在晶圆材料328亿美元的市场份额中，电子特气占比达13%，43亿美元，是仅次于硅片的第二大材料领域近年来，伴随下游晶圆厂的加速扩张，特气市场景气度向好，需求量有望持续扩容根据SEMI数据，2020年全球晶圆制。