【浙商证券】深度报告：碳化硅和半导体级单晶炉领先者，下游扩产与国产化双加速.pdf

2023-05-14

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1、晶升股份：半导体和碳化硅长晶炉领先者，绑定头部客户实现快速发展

1.1、深耕半导体和碳化硅单晶炉，绑定沪硅率先突破大硅片单晶炉

公司是国内从事半导体级和碳化硅晶体生长设备制造和销售的领先企业，率先突破 12 寸半导体单晶硅炉国产化。自 2015 年以来，公司与国内规模最大的半导体硅片制造企业沪硅产业保持稳定的合作关系，2018 年推出的 12 英寸半导体级单晶硅炉通过其验收，实现了 12 英寸半导体级单晶硅炉的国产化。此外，公司于 2019 年实现碳化硅单晶炉的量产销售。目前，公司已经成为向半导体材料厂商及其他材料客户提供半导体级单晶硅炉、碳化硅单晶炉和蓝宝石单晶炉等定制化的晶体生长设备的领先企业。

公司生产的半导体级单晶硅炉主要应用于 8-12 英寸半导体硅片制造，完整覆盖主流 12 英寸、 8 英寸轻掺、重掺硅片制备，生长晶体制备硅片可实现 28nm 以上 CIS/BSI 图像传感器芯片、通用处理器芯片、存储芯片，以及 90nm 以上指纹识别、电源管理、信号管理、液晶驱动芯片等半导体器件制造，覆盖沪硅产业、立昂微和神工股份等国内头部半导体硅片制造企业。公司碳化硅单晶炉包含 PVT 感应加热/电阻加热单晶炉、 TSSG 单晶炉等类别产品，下游应用完整覆盖主流导电型/半绝缘型碳化硅晶体生长及衬底制备，下游广泛应用于能源汽车、光伏发电、工业、家电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域功率器件以及应用于 5G 通信、卫星、雷达等领域的微波射频器件，客户覆盖三安光电、东尼电子和浙江晶越等国内头部碳化硅衬底制造企业。

1.2、股权结构清晰稳固，核心高管产业背景深厚

公司股权结构稳定，多家产业公司战略入资。IPO 发行前，公司董事长李辉合计持股 33.69%，为公司实际控制人。此外，沪硅产业、中微公司和立昂微等多家产业公司战略入股。盛源管理为公司员工持股平台，积极实施员工股权激励，绑定优秀人才，提高工作稳定性和积极性。公司核心研发人员产业背景深厚，具备全球知名单晶炉制造企业工作经验。公司研发负责人和总工程师均有美国 XPS 公司单晶炉事业部工作经历，工作经历丰富，技术沉淀较深，是公司核心研发人员。此外，公司较为年轻的研发后备力量，也都具有机械、物理、化学等科班背景。

1.3、绑定核心头部客户，业绩稳步增长

公司近年营业总收入整体呈快速增长趋势，净利润短期存在波动。公司 2020 年实现营业总收入 1.22 亿元，同比增长 433.03%，实现归母净利润 0.30 亿元，扭亏为盈。这主要因为随着半导体市场规模增长、产业转移及国产化率持续提升，公司顺应行业发展需求，逐步实现了半导体级晶体生长设备的批量化供应。2022 年由于当期验收产品的毛利率较上年同期有所波动，期间费用同比增长，公司净利润短期有所下滑。 2023 年 1-3 月，公司实现营业收入 3,838.70 万元，较上年同期增长了 128.50%；归属于母公司股东的净利润为 243.94 万元，较上年同期增长了 307.73%，主要系 2023 年第一季度公司收入有所增长所致。

碳化硅单晶炉和半导体级单晶硅炉为公司主要收入来源，其中碳化硅单晶炉为营收增长主要驱动力。2022 年公司半导体级单晶硅炉、碳化硅单晶炉占主营业务收入的比例分别为 29.59%和 65.86%。公司碳化硅单晶炉和半导体级单晶硅炉毛利率存在一定波动，主要系产品定制化特点导致，总体相对平稳。2021 年，半导体级单晶硅炉毛利率有所下降，主要系根据客户定制化需求，当期部分验收产品未包含热场部件，产品销售价格有所下降，毛利率有所下降。 2022 年碳化硅单晶炉毛利率有所下降，主要因持续开拓下游客户及新型产品市场，推进新增产品序列后续实现大批量生产销售，当期低毛利率的碳化硅单晶炉新型及首台（批）产品收入占比较高导致。

公司销售毛利率基本维持稳定，受产品结构影响略波动。公司 2019-2022 年毛利率分别为 42.10%、 44.97%、 40.61%及 35.22%。2019 年度，公司主营业务收入以蓝宝石单晶炉为主，且基于客户定制化需求，蓝宝石单晶炉毛利率较高； 2021 年度，主营业务毛利率略有下降，主要系碳化硅单晶炉收入占比增长导致。三费费用率维持相对稳定，研发投入维持高水平。2022 年，随着公司主营业务的快速发展，经营规模不断扩大，为保持市场竞争优势，持续开拓市场，公司不断引进人才，使得管理、销售及研发团队不断发展壮大，带动本期期间费用较上年同期有所增长，导致销售费用、管理费用、研发费用占营业收入比例较以前年度有所增长。

1.4、IPO募投加码研发和扩产，应对国内半导体产业蓬勃发展

IPO 募投项目大幅增加产能，为后续业绩增长奠定基础。随着我国半导体产业的快速发展，为满足下游客户及终端市场对公司技术及产能不断提出的更高要求，结合自身的未来发展规划，公司拟募集 4.76 亿用于建设集经营办公和新产品技术研发于一体的综合性总部大楼与厂房，分别增加 400、700 台/年各种单晶炉产能。总部生产及研发中心建设项目：半导体硅 NPS 晶体单晶炉研发、 6-8 英寸碳化硅单晶炉研发、温度梯度可控单晶炉加热及控制系统。项目计划于 2022 年开始建设， 2025 年年初投产，项目达产后可实现各类晶体生长设备年产量 400 余台，将成为研发及生产能力全国领先的晶体生长设备基地。

2、国产替代叠加大硅片扩产，半导体级12寸单晶炉发展加速

2.1、国内半导体大硅片加速扩产，单晶炉成长空间巨大

半导体级单晶硅炉是半导体硅片制造的核心设备。晶体生长过程主要为将沙子、矿石中的二氧化硅经过纯化，并不断提纯得到 9N 至 11N 的超纯多晶硅；超纯多晶硅在晶体生长设备中的石英坩埚内熔化，放入籽晶确定晶向，经过单晶生长，制成具有特定电性功能的单晶硅锭。再通过切片、研磨、抛光等硅片制造工艺得到硅片。直拉法是目前半导体单晶硅炉主流长晶方法。半导体级单晶硅炉长晶方式主要包括直拉法（CZ 法）和区熔法（FZ 法）两类，直拉法由于具备生长速度快、单炉产量高、晶体直观可控等优点，为国内外厂商采用的主流制备方法。

全球半导体硅片市场规模不断提升，最近五年复合增长率达 11.68%。由于通信、消费电子、 5G、人工智能、大数据等新兴技术驱动科技革新，全球半导体硅片市场规模不断扩大， 2021 年全球半导体硅片市场规模约为 126 亿美元，最近五年复合增长率为 11.68%。半导体硅片制造目前主要日本、中国台湾等五大企业垄断，2021 年市占率合计达 94%。由于技术壁垒高、研发周期长、资金投入大和下游验证周期长等特点，市场集中度较高，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， 2021 年，上述企业合计占比约为 94%。

摩尔定律不断驱动半导体硅片往大尺寸方向发展，以降低单位芯片成本。随着半导体行业的快速发展，在摩尔定律的影响下，半导体硅片的直径不断增加，以降低单位芯片的成本，故半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展。 12 英寸硅片目前已经成为半导体硅片市场主流产品，市占率接近 70%。2008 年以前，全球半导体硅片中 8 英寸占比最高；随着移动通信、计算机等终端市场持续快速发展， 12 英寸硅片市场份额从已经从 2000 最开始的 1.69%大幅提升至 2021 年的 68.47%，成为半导体硅片市场主流的产品，根据 SEMI 预计到 2022 年市场份额将接近 70%。

国内硅片市场份额不足 10%，结构上 12 英寸占比低，主要依赖进口，国内厂商积极扩产。我国半导体硅片制造行业起步完，2021 年全球市场份额不到 10%，其中 12 英寸硅片占国内总产能比重约为 20%，相对较低，主要依赖进口。沪硅产业于 2018 年实现了 12 英寸半导体硅片规模化生产并率先实现了国产化，其他企业陆也续实现了从 8 英寸到 12 英寸半导体硅片的突破。

随着国内半导体硅片制造产能扩张，尤其是 12 寸硅片，半导体级晶体生长设备市场空间广阔。据公司测算，国内半导体级晶体生长设备未来 2-3 年市场空间约为 53.30 亿元141.64 亿元，规模较大。其中， 8 英寸产品市场空间约为 20.02 亿元-54.60 亿元，12 英寸产品市场空间约为 33.28 亿元-87.04 亿元。综上所述，随着全球半导体硅片市场规模不断提升，硅片不断向大尺寸方向发展，同时国内硅片市场份额较低且 12 英寸硅片主要依赖于进口，上述因素使得对半导体级单晶硅晶体生长设备，尤其是大尺寸设备的需求量提升，未来市场空间较大。

2.2、海外公司仍主导国内半导体级单晶硅炉，国产替代空间广阔

国内半导体硅片产业起步晚，晶体生长设备仍以海外供应商为主。因国内半导体硅片产业起步相对较晚，在产业发展初期，为尽早实现半导体级硅片的规模化量产，国内硅片厂商主要通过引入国外硅片厂商成熟技术路线、技术团队发展硅片业务，使用晶体生长设备以国外供应商为主。国内半导体级晶体生长设备企业与国外可比公司相比，在下游应用领域、可应用制程工艺方面仍存在一定差距。在半导体级硅片领域，国内硅片厂商 2018 年以前均不具备 12 英寸硅片的量产供应能力，主要从事 8 英寸及以下尺寸硅片生产制造业务，晶体生长设备以采购凯克斯（KAYEX）、 PVA TePla AG 等国际厂商设备为主。

总体来看，据公司测算 S-TECH Co.,Ltd.等国外晶体生长供应商占国内硅片厂商采购份额的比重约为 70%左右；国内晶体生长供应商主要包括公司、晶盛机电及其他供应商，合计占国内市场份额约为 30%左右。 12 英寸半导体级单晶硅炉技术壁垒高，国内大硅片龙头仍以采购国外厂商为主。以国内 12 英寸硅片龙头企业沪硅产业为例，其采购国外厂商 S-TECH Co., Ltd 半导体级单晶硅炉产品占采购同类产品比例超过 85%。在 12 英寸单晶硅炉方面，晶升股份 12 英寸半导体级单晶硅炉的市场占有率约为 9.01%-15.63%，晶盛机电市场占有率约为 10%-15%。

8 英寸半导体级长晶炉技术较为成熟，难度相对较低，国内厂商均有供应。国内 8 英寸半导体级硅片市场发展时间相对较长，晶体生长设备早期主要由国外厂商供应。近年来，随着国内厂商逐步实现技术进步，开始参与国内硅片厂商新增硅片产能设备供应。与 12 英寸半导体级单晶硅炉相比， 8 英寸硅片适配的半导体级单晶硅炉技术发展较为成熟，技术难度相对较低。

2.3、公司半导体级单晶硅炉国内领先，新品研发与新客户开拓齐头并进

公司已经实现 28nm 以上成熟工艺半导体级单晶硅炉的批量生产。公司半导体级单晶硅炉完整覆盖主流 12 英寸、 8 英寸轻掺、重掺硅片制备，生长晶体制备硅片可实现 28nm 以上 CIS/BSI 图像传感器芯片、通用处理器芯片、存储芯片，以及 90nm 以上指纹识别、电源管理、信号管理、液晶驱动芯片等半导体器件制造， 28nm 以上制程工艺已实现批量化生产。

公司半导体级单晶硅炉技术领先、部分技术指标已达到国际主流先进水平。在设备规格指标参数方面，公司产品技术水平国内领先，相关参数已达到国际主流先进水平；在晶体生长控制指标参数方面，可满足 28nm 工艺技术节点要求，领先于国内竞争对手，与国外竞争对手仍存在一定差距，S-TECH Co.,Ltd 和 PVA TePla AG 部分产品已可满足 14nm 工及以下工艺技术节点要求。在单晶硅生长工艺技术水平参数方面，公司产品的热场结构设计水平仍无法适配下游高端产品工艺开发、晶体缺陷控制需要，相关参数及应用领域较国外厂商产品仍存在一定差距，量产应用规模较国外厂商产品仍相对较小。

积极推进半导体级单晶硅炉的新项目研发，持续增强公司产品竞争力。公司目前主要半导体级单晶硅炉在研项目包括 28nm 以下存储用抛光晶体生长设备、12 寸重掺杂功率器件用单晶炉以及降低半导体级单晶硅微缺陷浓度生长工艺研究。批量出货 12 寸大硅片头部企业，持续推进新客户开拓。公司半导体级单晶硅炉目前已经批量销售沪硅产业和立昂微等，并取得一定的市占率；而为提升公司销售规模、市场份额及竞争力，公司持续开拓新客户，推进半导体级晶体生长设备的首台（套）及批量销售，包括奕斯伟、超硅和合晶科技等。

3、国产碳化硅衬底加速扩产，碳化硅单晶炉需求旺盛

3.1、国内碳化硅衬底扩产积极，碳化硅单晶炉快速放量

碳化硅（SiC）基功率器件在大功率应用场景具备天然优势。以 SiC 为代表的第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高等优势，因此采用 SiC 制备的半导体器件在高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等应用领域优势独特。 Yole 预测，受新能源汽车和光伏领域应用的强烈推动，SiC 功率器件市场规模将从 2021 年的 10.90 亿美元增至 2027 年的 62.97 亿美元，CAGR 达 34%。尤其是，在特斯拉宣布采用 SiC 之后，2020 年和 2021 年有多款新发布的电动汽车也相继加入。

与传统硅基器件制造过程相比，SiC 器件成本中衬底和外延占比较高。碳化硅器件成本构成中，衬底和外延占比合计达到约 75%，远高于传统硅基器件衬底和外延约 11%的占比，是碳化硅产业链中价值量最高的环节。此外，衬底和外延质量对器件性能优劣起至关重要作用，故作为碳化硅晶体生长的起点，碳化硅单晶炉对碳化硅衬底及外延的质量具有重大影响。物理气相传输（PVT）法是碳化硅单晶生长主流方式。碳化硅单晶炉长晶方式（晶体制备方法）主要包括 PVT、高温化学气相积淀（HTCVD）及液相外延（LPE）， PVT 法为国内外厂商采用的主流制备方法，具备技术方案成熟、生长过程简单、设备成本低等特点。

目前，SiC 衬底市场以海外厂商为主导，国内企业市场份额较小。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，主要厂商包括美国科锐公司、美国Ⅱ-Ⅵ、德国 SiCrystal 等企业，其中，美国科锐公司占据龙头地位， 2020 年市场份额达 62%。国际厂商在衬底单晶性能一致性、成品率、成本等方面具有一定技术及产业应用优势。

国内 SiC 衬底公司目前主要包括三安光电、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，国内碳化硅衬底材料厂商已逐步实现产业化发展。SiC 单晶炉市场空间广阔，对外采购设备仍占主导地位。据公司测算，2027 年国内碳化硅单晶炉市场空间约为 43.20 亿元-105.60 亿元，规模较大。自研/自产模式在主要产能规划厂商中占比约为 31.41%-34.69%（自研/自产模式设备厂商的产能÷碳化硅厂商扩产产能），外购模式占据主导地位。随着产业链精细化分工的发展趋势日趋明显，对外采购设备的材料厂商占比有望持续增长。

3.2、国内碳化硅单晶炉自给率高，公司积极推进产品升级迭代

国内碳化硅晶体生长设备主要市场份额已由国内厂商占据。国内碳化硅单晶炉厂商包括公司、北方华创等专业晶体生长设备供应商，以及采用自研/自产设备供应模式的碳化硅衬底材料厂商，已经实现了较好的国产化。北方华创和晶升股份是国内 SiC 单晶炉第一梯队供应商。北方华创 SiC 单晶炉市场占有率约 50%以上，主要为半绝缘型碳化硅材料龙头厂商天岳先进提供设备，主要应用于 4- 6 英寸半绝缘型碳化硅衬底的生产制造。晶升股份市场占有率约 27.47%-29.01%，为导电型碳化硅材料龙头厂商三安光电的主要供应商，主要应用于 6 英寸导电型碳化硅衬底及器件的生产制造。

公司 SiC 单晶炉产品技术性能已经可达到或优于国外主流厂商技术水平，生长晶体目前可满足制备碳化硅 MOSFET 器件的要求。公司产品与北方华创相比，在设备规格指标参数及晶体生长控制指标参数方面基本处于同一技术水平，具有先进性，可达到或优于国外主流厂商技术水平，生长的晶体目前可满足制备碳化硅 MOSFET 器件的晶体缺陷要求。公司积极研发 SiC 单晶硅炉性能的提升，开发 SiC 原料合成炉，持续增强公司产品竞争力。公司目前在研的项目包括改进感应加热 PVT 碳化硅单晶炉、电阻加热 PVT 碳化硅单晶炉，还包括开发新一代碳化硅原料合成炉。

公司绑定 SiC 衬底大客户实现快速成长，不断开拓新客户。公司目前绑定三安光电， 2020 年实现 60 台批量销售，后续又实现东尼电子、浙江晶越等放量供货。此外，公告积极推进首台（套） /批量合同及订单的签署，包括杭子乾晶半导体、稳晟材料等众多客户，实现公司业务持续增长，巩固公司的市场地位及竞争优势。

4、盈利预测

碳化硅单晶炉：碳化硅衬底作为碳化硅产业链核心，国内厂商产出规模占全球市场份额不足 10%。目前，国内碳化硅衬底厂商正加速扩产，未来 2-5 年，国内碳化硅衬底产能有望实现约 10 倍以上的新增产能增长，同时带来 74.40 亿元碳化硅单晶炉市场空间。公司现有国内市场占有率为 27.47%-29.01%，则公司碳化硅单晶炉市场空间预计将超过 20 亿元，市场空间较大。公司目前碳化硅单晶炉绑定三安光电、东尼电子、浙江晶越等国内龙头衬底厂商，并持续推进天岳先进等十几家新客户的批量供货，未来有望快速成长。因此，我们给予公司碳化硅单晶炉产品 2023-2024 年的营收增速分别为 94%/73%/42%，毛利率分别为 30%/32%/33%。

半导体级单晶硅炉：目前国内 12 英寸半导体级晶体生长设备市场国产化率仅为 30% 左右，公司现有国内市场占有率为 9.01%-15.63%，主要供应沪硅产业、立昂微和神工股份等头部客户。随着硅片市场不断发展，到 2025 年将带来 97.47 亿元的单晶硅炉市场空间，则公司半导体级单晶硅炉市场空间预计将超过 9 亿元。随着晶体生长设备国产化率逐步提升，这将进一步扩大公司相关业务市场空间，形成半导体硅片产能扩张与国产替代的双加速效应。因此，我们给予公司半导体级单晶硅炉产品 2023-2024 年的营收增速分别为 107%/55%/22%，毛利率分别为 45%/46%/47%。

其他晶体生产设备：其他晶体设备主要为蓝宝石等，目前基本不占公司主要收入构成，因此我们给予公司其他晶体生产设备相关业务 2023-2024 年的营收增速分别为 10%/10%/10%，毛利率分别为 15%/15%/15%。终端产品销售及配套技术服务：终端产品销售及配套技术服务也不占公司主要收入，但会随着公司产品销售量的增加呈现相应的增长，因此我们给予相关业务 2023-2024 年的营收增速分别为 80%/60%/40%，毛利率分别为 35%/37%/38%。综上，我们预计公司 2023-2024 年的营业总收入分别为 4.36/7.28/9.91 亿元，同比增速 96%/67%/36%，归属母公司净利润分别为亿元 0.73/1.34/1.93 亿元，同比增速 110%/85%/44%。

（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。）