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天岳先进深度报告:6英寸产线加速扩产,产业尚未进入爆发期

来源:爱集微

#天岳先进#

#SiC#

09-15 17:05

核心观点:

1. 公司上海临港的上海天岳碳化硅半导体材料项目已经成功封顶,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小批量供货。目前6英寸碳化硅衬底价格在1000美金/片左右,产能2025全部达产营收达3亿美金。

2. 2022H1,公司营收利润双降,主要是产线升级,产品结构调整的原因,但是近几年晶棒和衬底环节良率提升明显。未来一段时间,公司仍处于新产品导入期,预计财务表现会持续承压。

3. SiC市场整体热度高于需求,市场容量目前还较小,电动车800V+平台才是SiC产业未来成长的核心内驱力,当前企业估值有一定泡沫。

第一部分:公司基本情况

集微网报道,山东天岳先进科技股份有限公司(证券简称:天岳先进,证券代码688234)前身天岳有限成立于 2010 年,2011年天岳先进接手原中科院院士、山东大学教授蒋民华留下的一项在实验室里成功培育出碳化硅单晶的技术,全力投入到碳化硅半导体材料的产业化当中,2012年山东天岳实现2英寸碳化硅衬底的量产;2013年实现3英寸产品量产;2017年实现6英寸导电型碳化硅衬底量产;2019年实现半绝缘型6英寸工艺量产,2020 年11月天岳先进有限整体变更为股份有限公司,并于 2021年12月登陆科创板上市。

历年来,天岳先进先后承担了国家“核高基”重大专项(01专项)、国家新一代宽带无线移动通信网重大专项(03专项)、国家新材料专项、国家高技术研究发展计划(863计划)项目、国家重点研发计划项目、国家重大科技成果转化专项等多项国家和省部级项目,走在国内碳化硅衬底领域前列,经过近十年的不懈研发,天岳先进终于逐步追赶上了碳化硅衬底的国际先进水平,成为全球第4家碳化硅衬底材料量产的企业,个别产品技术进入世界前两位,成功掌握了导电型碳化硅衬底材料制备的技术和产业化能力。

图1:天岳先进发展历程

天岳先进主要产品包括半绝缘型和导电型碳化硅衬底,可应用于微波电子、电力电子等领域。经过十余年的技术发展,公司已掌握涵盖了设备设计、热场设计、粉料合成、晶体生长、衬底加工等环节的核心技术,自主研发了不同尺寸半绝缘型及导电型碳化硅衬底制备技术。目前碳化硅技术全球领先的是美国公司Wolfspeed,已经实现8英寸工艺量产,天岳先进在2020年已经启动了8英寸工艺的研发。

天岳先进实际控制人为董事长宗艳民,直接持股以及通过上海麦明、上海铸傲的间接持股,合计持有公司 42.75%的股份,其他重要股东有海通证券(辽宁中德、辽宁海通新能源、海通创新)、济南国材、哈勃投资,这些股东均持有 5%以上的股份,公司在 2019 年获得华为哈勃投资的入股。公司员工总数497人,其中研发人员79人,占员工总数的比例为15.90%。研发人员中本科及以上学历63人,占研发人员的比例为79.75%;其中,硕士及博士36人,占研发人员的比例为45.57%。

宗艳民1964年出生于山东省济南市郊区的一个普通家庭,19岁时,考入山东轻工业学院(现齐鲁工业大学)无机材料专业。1987年,23岁的宗艳民被分配到济南灯泡厂,从事技术工作,任技术处工艺工程师,几年后,这家灯泡厂就因经营不善倒闭。此后,宗艳民便开始自主创业,38岁时,宗艳民创办济南天业工程机械有限公司,任董事长兼总经理,主要做代理沃尔沃建筑设备的生意,之后逐渐成为沃尔沃挖掘机在中国最大的经销商,除了山东省,还是山西等省份的总代理。2010年宗艳民决定换赛道创业,天岳先进与山东大学签订碳化硅技术转让和战略性合作协议,迅速筹集资金,在仅3年的时间里实现了该材料的量产。2020年,宗艳民带领天岳先进完成股份制改造及公司更名,连续进行了3轮融资,引入28家投资机构,年底估值已达百亿。随后,天岳迅速成为独角兽企业,并启动上市,2021年9月过会,2022年1月12日登陆上交所科创板上市,从而成为中国碳化硅第一股。

图2:天岳先进十大股东明细

天岳先进共有控股子公司6家,参股公司1家。济宁天岳于2019年4月23日由发行人关联方济宁纬世特代为设立,2019年5月,发行人从济宁纬世特处受让济宁天岳100%股权后,济宁天岳成为发行人全资子公司,济宁天岳自成立以来,一直通过租赁济宁纬世特的土地和厂房进行生产,在天岳先进受让济宁纬世特持有的济宁天岳100%股权后,济宁天岳成为其全资子公司,为解决济宁天岳土地厂房的独立性问题,同时减少关联租赁带来的持续关联交易;上海越服的主营业务为碳化硅生产相关原材料及设备的采购;SICC GLOBAL成立于2020年6月8日,为天岳先进全资子公司,是其在日本市场的业务窗口,负责碳化硅产品在日本的销售;Sakura Technologies成立于2020年5月15日,为子公司上海越服的境外全资子公司,负责在日本市场的业务窗口,负责行业前沿技术研发;天岳新材料经营范围为新材料的技术开发、技术咨询、技术推广等,目前天岳新材料尚未实际开展生产经营,未来拟作为发行人位于济南高新区“山东省碳化硅材料重点实验室项目”的运营主体。

图3:天岳先进控股与参股公司结构图

此外,天岳先进设立了上海麦明、上海铸傲两个直接员工持股平台,考虑有限合伙企业法定合伙人数限制,另外设立了上海爵芃和上海策辉两个间接员工持股平台,通过持有上海麦明的合伙份额间接持有发行人股份。上海麦明持有发行人23,133,000股股份,占公司总股本的5.9815%,上海铸傲持有发行人12,900,000股股份,占公司总股本的3.3356%,二者合计持有发行人9.3171%股权。上海麦明、上海铸傲的合伙人均为发行人员工或发行人员工组成的合伙企业,部分员工在多个平台持股,去除多平台重复持股的人数,持股员工共计102名。

值得一提的是,从天岳先进2022H1半年报流通股东的持股情况来看,多数发生为增持和新进股东行为,公募和私募对第三代半导体产业趋势龙头企业具有一致性的研判。

图4:天岳先进流通股东2022H1持股情况

第二部分:公司的主要产品和产线情况

碳化硅衬底是第三代半导体材料中氮化镓、碳化硅应用的基石。受技术与工艺水平限制, 氮化镓材料作为衬底实现规模化应用仍面临挑战,其应用主要是以蓝宝石、硅晶片或半绝缘碳化硅晶片为衬底,通过外延生长氮化镓以制造氮化镓器件,主要应用于宏基站通信射频领域;而碳化硅材料则主要以在导电型碳化硅衬底上外延生长碳化硅外延层,应用在各类功率器件上,近年来随着技术工艺的成熟、制备成本的下降,在新能源领域的应用持续渗透。碳化硅材料将是未来新能源、5G 通信领域中碳化硅、氮化镓器件的重要基础。

图5:碳化硅衬底主要应用领域

碳化硅具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高热导率等特点,使得其器件适用于高压、高频、高温的应用场景,相较于硅器件,可以显著降低开关损耗。

图6:三代半导体衬底各自性能指标

碳化硅衬底制备工艺复杂,生产难度大。碳化硅衬底行业属于技术密集型行业,是材料、热动力学、半导体物理、化学、计算机仿真模拟、机械等多学科交叉知识的应用。制备碳化硅衬底需要以高纯碳粉、高纯硅粉为原料合成碳化硅粉,并在特殊温场下,采用成熟的物理气相传输法(PVT 法)生长不同尺寸的碳化硅晶锭,经过多道加工工序产出碳化硅衬底。

图7:碳化硅衬底生产流程

图8:各生产流程的主要技术难点

天岳先进主要产品包括半绝缘型和导电型碳化硅衬底。与硅相比,碳化硅拥有更为优越的电气特性:耐高压、耐高温、实现高频的性能。基于这些优良的特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求,已应用于射频器件及功率器件。在国外部分发达国家对我国实行技术封锁和产品禁运的背景下,公司自主研发出半绝缘型碳化硅衬底产品,实现我国核心战略材料的自主可控,有力保障国内产品的供应,确保我国宽禁带半导体产业链的平稳发展。公司产品已批量供应至国内碳化硅半导体行业的下游核心客户,同时已被国外知名的半导体公司使用。在导电型碳化硅衬底领域,公司的6英寸导电型碳化硅衬底正在全球知名的电力电子领域客户中进行验证,并开始批量供货。

图9:天岳先进的主要产品类型

图10:天岳先进SiC衬底的工艺能力

半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件,天岳先进市占率连续三年位于世界前三通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层,制得碳化硅基氮化镓外延片,可进一步制成氮化镓射频器件。根据Yole报告,随着通信基础建设和军事应用的需求发展,全球氮化镓射频器件市场规模将持续增长,预计从2020年的10.62亿美元增长至2025年的28.39亿美元,期间年均复合增长率达到21.73%,半绝缘型碳化硅衬底的需求量有望因此获益而持续增长。

导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件,天岳先进实现批量供货。与传统硅功率器件制作工艺不同,碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅衬底上,需在导电型衬底上生长碳化硅外延层得到碳化硅外延片,并在外延层上制造各类功率器件。碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势,将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率,对高效能源转换领域产生重大而深远的影响,主要应用领域有电动汽车/充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。

根据Yole报告,2020年碳化硅功率器件的市场规模为7.31亿美元,受益于电动汽车/充电桩、光伏新能源等市场需求驱动,预计2025年将增长至44.67亿美元,复合年增长率约43.62%,碳化硅衬底的需求有望因此获益并取得快速增长。

图11:YOLE预测全球碳化硅衬底市场规模(亿美元)

产能方面,2021年天岳先进IPO投向的上海临港碳化硅半导体材料项目,科创板上市募集资金约35亿元,主要用于提升导电型衬底产能,加速推进其上海临港项目。该项目被列为2022年上海市重大建设项目,预计三季度实现一期项目投产,据悉,达产后将新增碳化硅衬底材料产能约30万片/年,是目前公司产能的六倍之多,将有效缓解公司产能不足。产线形成年产导电型SiC晶锭2.6万块,对应衬底产品30万片的生产能力。根据进度预计,2020年10月开始前期准备进行工厂研究、设计,计划2022Q3试生产,预计2026年100%达产。

产线进度方面,在今年6月1日投资者问答中,天岳先进表示,位于上海临港的上海天岳碳化硅半导体材料项目已经成功封顶,这标志着公司在6英寸导电型碳化硅(SiC)衬底产能建设取得阶段性进展。在下游客户方面,根据5月9日的投资者调研纪要显示,目前公司已通过车规级IATF16949体系的认证,已有多家国内外客户正在进行产品验证。同时为了保障6英寸导电衬底客户验证工作,考虑到临港项目因上海疫情的影响,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小批量供货。目前6英寸碳化硅衬底价格在1000美金/片左右,全部达产营收达3亿美金,约20亿人民币,是公司2021年营收的4倍。

此外,天岳先进7月21日公告:2023 年至 2025 年,公司及公司全资子公司上海天岳将向客户E销售6英寸导电型碳化硅衬底产品,按照合同约定年度基准单价测算(美元兑人民币汇率以6.7折算),预计含税销售三年合计金额为人民币 13.93 亿元。

第三部分:公司简要财务状况

根据天岳先进2021年年度报告,全年实现营业收入 4.94 亿元,同比增长16.25%;实现归母净利润 8995.15 万元,同比扭亏为盈;实现扣非归母净利润 1297.39 万元,同比减少 42.82%。公司主营业务收入占比提升,不合格衬底销售占比总体呈下降趋势。公司主营业务产品为半绝缘型和导电型衬底,其他业务产品主要为无法达到半导体级要求的晶棒、不合格衬底等。公司总营收不断提升,其中其他业务占比总体呈下降趋势,从 2018 年的 37.55%下降到 2021 年的 21.62%,显示出公司总体制造良率的不断提升。公司产品销量和销售规模不断提升, 2021 年公司碳化硅衬底产量 67234 片,同比增长 41.43%;销量 57205 片,同比增长 47.19%。基于此,可以倒推碳化硅衬底产品实现营收 3.87 亿元,以此计算 2021 年公司衬底产品平均价格约为 6766.63 元/片,同比下降约 24.69%。

天岳先进2022H1实现营业总收入16,080.99万元,较上年同期下降34.95%,主要系上半年度疫情及国际形势变化对公司新建产能进度造成不利影响,公司积极调整现有产能,逐步加大导电型衬底产能,在主要产品结构调整过程中,因产线调整等导致临时性产能下降,进而影响销售和营业收入。此外,因公司产品价格受到宏观经济影响下市场需求波动等有所下降所致。

图12:天岳先进2018-2022H1营收情况(万元)

2018-2021年受益于销量提升带来的规模效应及良率提升,公司盈利能力显著提升。天岳先进持续改进生长工艺,晶体生长周期下降,晶棒和衬底环节良率提升明显:晶棒良率由2018年的41%提升至2021年上半年的 49.90%;衬底良率由2018年的72.61%提升至2021年上半年的 75.47%。良率提升直接降低生产过程废品率,单位衬底分摊的成本下降,利润率提升明显。公司主营业务(半绝缘型衬底+导电型衬底)的毛利率由2018年的8.45%提升至 2021 年的 32.83%。

2021年公司毛利率同比下降,主要受可用来制作成莫桑石的晶棒产品降价的影响。天岳先进称,受市场宏观环境等因素影响,饰品类消费市场需求有所下滑,可用来制作成莫桑石的晶棒产品的毛利下滑;此外,公司产能向大尺寸及导电型产品切换,新产品短期内生产规模较小导致单位成本较半绝缘产品高,对毛利产生一定影响。 2021年天岳先进扭亏为盈,实现 8995 万元的净利润。2019年-2020 年公司尚未盈利主要系实施股权激励确认高额股份支付费用所致,扣非后2019-2020年均已实现盈利。

2022H1毛利率和净利率大幅双降的主要原因是产线调整的阵痛期,天岳先进产品从4英寸往6英寸上转移导致产销双降。

图13:天岳先进2018-2022H1毛利率和净利率水平情况(%)

第四部分:业内对碳化硅行业的研判

当前全球市场上,6 英寸碳化硅衬底已经实现商业化,海外主流几家大厂商推出 8 英寸衬底样品。随着 6 英寸碳化硅单晶衬底和外延晶片的缺陷降低和质量提高、8 英寸产线有望逐步实现规模化生产,碳化硅器件制造成本将持续下降,推进碳化硅器件和模块的加速渗透。国内企业在大尺寸碳化硅衬底的量产进度上仍与海外龙头企业有较大差距。目前国内碳化硅衬底出货以4英寸为主,部分企业具备6英寸碳化硅衬底的量产能力,8英寸基本处于研发阶段。

图14:国内外部分厂商对第三代半导体的布局

天岳先进从4英寸到6英寸半绝缘型衬底的量产能力用时短于海外龙头。2020年公司开始进行8英寸晶体及衬底相关研发工作,现阶段量产衬底尺寸以4英寸为主,与海外龙头厂商尚存一定差距。

图15:天岳先进从4英寸到6英寸的研发时长最短

新能源汽车市场及新能源发电市场保持较高增速,若器件厂商外采衬底进行晶圆制造,碳化硅衬底约占 SiC MOSFET 器件成本的 30%-40%。碳化硅衬底市场有望随碳化硅器件的不断导入而取得蓬勃发展,市场空间广阔。

虽然市场对SiC衬底性能优势是十分肯定的,但业内人士认为当前碳化硅整体需求并不紧张。据第三方数据显示,2021年SiC全球市场约10亿美金,其中2-3亿美金是用于车规级别,且主要以Tesla为主,整体规模仍然较小。以国际碳化硅龙头Wolfspeed来说,最近一个财年SiC产品占比不到10%,下一个财年目标为15%,每年的设定增速为5%-10%的营收占比增长,目前产业并不处于井喷爆发期。而对于车企厂商来说,完成电动车对燃油车的完全替代才能进一步考虑IGBT换SiC完成降本增效。

业内人士预估,五年后,SiC市场的供需格局将发生改变。当前车用产品约占总市场应用的20%-30%,而光伏储能占比较高,随着未来产业趋势的演变,车用产品将达到50%-60%,而储能领域占比20%-30%,剩下则主要运用在数据中心、通信电源等领域。目前,比亚迪的汉和小鹏的G9用的1200V的,而蔚来则选择了安森美的 900V 方案,结果来看蔚来的选择是聪明的,因为 SiC 在车上的应用还在起步阶段,验证不够。综合来看,SiC 在车上的应用还是只有特斯拉一家验证过,所以对于 SiC 的应用可靠性还是需要保留一定的疑虑,电动车800V+平台才是SiC产业未来成长的核心内驱力。

值得一提的是,前段时间,Wolfspeed 的 CEO 出席了芯片法案的签署,包括在其他场景的发言,都反映出 Wolfspeed 并不青睐中国市场,其在中国区营收占比 15%,目标是降到10%以下。目前欧美日韩的电动车规模还未起来,故需要中国区支撑营收,未来一旦欧美日韩的市场迅速扩张, Wolfspeed对于中国区的出货势必大幅缩减。因此,海外企业的断供可能也是国产替代的核心逻辑,目前国内厂商中,天科合达做导电型,天岳先进做半绝缘型,双方都想向对方领域渗透,而其他厂商中,诸如晶盛机电、露笑科技、东尼电子等或产能不够或质量不够好,未来还需在竞争中证明自己。

(校对/邓文标)


责编: 邓文标

李正操

作者

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邮箱:lizc@ijiwei.com

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