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解码天岳先进:碳化硅衬底领域的超级霸主密码

解码天岳先进:碳化硅衬底领域的超级霸主密码 纬迪资本
2024-12-31
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导读:碳化硅产业革命的领航巨擘

一、公司概览

1.1 公司地位

天岳先进作为国内第三代半导体碳化硅半导体材料的龙头企业,在全球碳化硅衬底市场中占据重要地位。据日本权威行业调研机构富士经济报告,其导电型碳化硅衬底材料市场占有率在2023年跃居全球第二,半绝缘型碳化硅衬底的市场占有率连续多年位居世界前三。公司已实现核心战略材料的自主可控,成为全球少数几家可批量供应高品质碳化硅衬底产品的企业,有力保障全球功率半导体行业的发展,确保我国宽禁带半导体产业链的平稳发展。

1.2 投资亮点

技术研发方面,天岳先进深耕碳化硅衬底制备领域十几年,自主攻克了碳化硅晶体生长、衬底加工等一系列国际难题,掌握碳化硅衬底材料产业化核心关键技术。例如,公司在液相法制备8英寸产品上具备先发优势,成功推出采用液相法制备的4度偏角P型碳化硅衬底,为相关器件的高性能运作提供坚实基础。

产能扩张上,2023年5月上海工厂启用,为客户长期订单交付提供有力保障,且目前仍处于产能提升阶段。2024年上半年,上海临港工厂30万片产能提前达产,远期96万片产能规划开始实施,订单交付能力不断增强。

市场拓展成效显著,公司产品已进入国际一线大厂的供应链,全球前十大功率半导体企业超过一半已成为公司客户,与英飞凌、博世等国际知名企业开展合作,车规级高品质产品在国际市场具有竞争力,在手订单超过20亿元,市场份额有望进一步扩大,营收和盈利能力具备长期稳定增长潜力,为投资者带来诸多投资机会。

1.3 风险提示

产品降本方面,全球6英寸SiC衬底产能快速释放,新能源汽车需求阶段性放缓,SiC衬底价格短期承受较大下行压力。若公司不能通过技术升级、规模效应等方式实现成本优化,产品毛利率与盈利能力将受影响。

行业竞争层面,碳化硅衬底行业发展前景广阔,吸引众多企业入局,市场竞争加剧。国内外竞争对手在技术、产能、价格等方面的竞争,可能使公司面临客户流失、市场份额下滑风险。

研发进度上,碳化硅衬底制备技术仍在不断发展,若公司在8英寸产品验证、新技术研发等关键环节进展不及预期,将在市场竞争中处于劣势,影响未来发展。

政策变动风险,半导体行业受国家产业政策影响较大,若政策支持力度减弱、补贴政策变化或进出口政策调整,可能对公司原材料采购、产品销售、研发投入等经营活动产生不利。

客户/供应商集中度较高,公司前五大客户、供应商集中度相对较高,若主要客户需求大幅减少、经营状况恶化或主要供应商供货中断、价格大幅波动,将对公司生产经营、业绩产生冲击。

地缘政治风险,半导体产业全球化分工明显,国际贸易摩擦、地缘政治紧张局势可能导致原材料供应受阻、海外市场拓展受限、技术交流合作受阻等问题。

股东计划减持风险,公司股东的减持计划可能对股价产生短期波动影响,若减持规模较大、市场预期悲观,会干扰公司股价表现,给投资者带来不确定性。

二、公司信息

2.1 基本信息

天岳先进科技股份有限公司,成立于2010年11月2日,总部位于山东省济南市槐荫区天岳南路99号,2022年1月12日在上交所科创板上市(证券代码:688234)。公司创始人及董事长为宗艳民,是一家专注于碳化硅单晶衬底材料研发、生产和销售的科技型上市公司。

公司控股股东、实际控制人为宗艳民,截至2023年末,直接持有公司30.0906%的股份,合计控制公司38.4760%股份。前十大股东中还包括华为旗下的哈勃投资、山东铁路发展基金、中微半导体等。公司注册资本为42971.1044万人民币,实缴资本同样为42971.1044万人民币,公司类型是其他股份有限公司(上市),经营范围涵盖碳化硅晶体衬底材料的生产;功能材料及其元器件、电子半导体材料的研发、销售及技术咨询、技术服务、技术转让等。

2.2 发展历程

2010年公司创立,2011年底,天岳先进与山东大学签约,重金购买相关技术,开启碳化硅半导体材料的产业化征程。

2013年9月29日至10月5日,参加在日本宫崎举行的国际碳化硅半导体会议,开始在国际舞台崭露头角。同年12月22日,当选中国宽禁带功率半导体产业联盟首届理事会理事长单位,行业地位初显。

2015年,完成4英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底技术的开发并实现产业化;2016年12月13日,“碳化硅晶体制备关键技术专利群”入选山东首批关键核心技术知识产权;2017年,6英寸导电型衬底产品鉴定验收,技术成果不断落地。

2018年11月,天岳先进碳化硅材料项目在浏阳高新区开工,迈出产能扩张步伐;2019年8月,引入华为旗下哈勃投资,资本助力发展;2020年,连续进行3轮融资,年底估值达百亿,吸引大量资本涌入。

2021年8月18日,募投“碳化硅半导体材料项目”在上海临港正式开工建设,为后续发展筑牢根基;2022年1月12日成功上市,登陆上交所科创板,同年5月,成立“先进研究院”,强化研发力量。

2023年是公司发展的重要节点,与博世集团、英飞凌集团等国际企业签署新的长期合作协议,国际市场进一步打开;同年6月29日,携8英寸碳化硅衬底最新技术动态亮相Semicon China展会,展示技术实力;2024年2月,天岳先进成份股被纳入MSCI中国A股在岸指数,国际影响力提升,同月18日,2023年全球导电型碳化硅衬底材料市场占有率排行榜发布,跃居全球第二,半绝缘型碳化硅衬底的市场占有率连续多年位居世界前三,成为全球碳化硅衬底领域的重要力量。

三、行业背景

3.1 碳化硅行业现状

碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表,具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和速率高、临界击穿电场强度大等优异物理特性,能够突破传统硅基半导体器件及其材料的物理极限,在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有广泛应用前景。

全球碳化硅市场规模呈增长态势,据Yole数据,2022年全球碳化硅行业市场规模约为16.04亿美元,2023年全球导电型和半绝缘型碳化硅衬底的市场规模分别达到6.84亿美元和2.81亿美元,预计2024年全球导电型、半绝缘型碳化硅衬底市场规模将分别达到9.07亿美元和3.26亿美元。

从产业链角度看,碳化硅产业链上游为衬底和外延环节,中游为器件和模块制造环节,下游应用广泛。其中衬底是碳化硅产业链的核心环节,其成本占碳化硅器件总成本的47%,技术壁垒高,对下游器件性能起着关键作用。当前碳化硅衬底的尺寸主要有2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸等规格,正不断向大尺寸方向发展,不过目前行业内企业主要量产产品尺寸集中在4英寸及6英寸,8英寸仍处于研发阶段。

在供需格局方面,随着新能源汽车、光伏等行业快速发展,对碳化硅的需求日益增长。然而,碳化硅衬底材料制备具有极高技术门槛,全球能够规模化供应高品质、车规级碳化硅衬底的企业数量较少,在一定程度上限制了供给。特别是在新能源汽车领域,碳化硅功率器件能够有效提升汽车性能、降低能耗,其装车量不断增加,进一步加剧了对碳化硅衬底的需求,推动行业发展。

中国碳化硅行业市场规模也呈现快速上涨态势,2022年中国碳化硅市场规模约为43.45亿元。国内企业在碳化硅领域积极布局,产能持续扩张,据统计,2022年中国SiC衬底产能达到94万片/年(折合6英寸),相较于2021年增加30.6%;外延产能达到84万片/年(折合6英寸),相较于2021年增加58.5%;芯片/器件产能达到96万片/年,相较于2021年增加62.7%。结合部分企业2023年年报情况及CASA盟披露的数据,初步统计2023年碳化硅衬底、外延和芯片/器件产能分别为120万片/年、115万片/年和144万片/年。

3.2 行业竞争格局

在碳化硅衬底领域,全球竞争格局呈现寡头垄断态势。美国Wolfspeed是行业龙头,凭借深厚技术积累和先发优势,在全球市场占据较大份额,其6英寸半绝缘型碳化硅衬底量产时间早于天岳先进15年,2020年市场占有率达45%。美国Coherent(原名II-VI)同样实力强劲,在研发与产业化方面领先多年,此前长期位居全球第二。日本Rohm(收购德国SICrystal)通过并购整合资源,在市场上也具有较强竞争力。

中国企业奋力追赶,天岳先进、天科合达等为行业龙头企业。天岳先进在半绝缘型碳化硅衬底领域,市场占有率连续多年位居世界前三,2023年在全球导电型碳化硅衬底材料市场占有率更是超过Coherent,跃居全球第二;天科合达也在不断发展,2023年与英飞凌签订长期6英寸碳化硅材料供货协议,其碳化硅晶片二期扩产项目封顶,预计2024年6月竣工,全部达产后年产碳化硅衬底16万片。

与国际竞争对手相比,天岳先进的优势在于对国内市场需求的深刻理解以及成本控制能力,能够快速响应国内客户需求,依托国内完整产业链配套降低生产成本。并且公司在特定技术领域如液相法制备8英寸产品上具备先发优势,已推出采用液相法制备的4度偏角P型碳化硅衬底。然而,在整体技术积累、品牌国际影响力方面,与Wolfspeed等老牌国际企业仍存在差距,国际客户开拓初期难度较大,技术研发资金投入规模相较于国际巨头仍需进一步提升。

四、主营业务

4.1 产品体系

天岳先进的核心产品为碳化硅衬底,涵盖导电型和半绝缘型碳化硅衬底,满足不同领域需求。

导电型碳化硅衬底主要应用于电力电子领域,为新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等行业提供关键基础材料。在新能源汽车方面,能使汽车的功率转换效率提升、能耗降低,助力实现快充功能,以满足日益增长的高性能电动汽车需求。公司已可批量供应6英寸和8英寸导电型产品,其4H导电型SiC单晶衬底,直径有150mm(6英寸)和200mm(8英寸)规格,偏角为4°,厚度350μm或500μm,表面达到Epi-ready状态,方便后续外延层生长制备功率器件。

半绝缘型碳化硅衬底主要用于制备微波射频器件,广泛应用于5G通信基站、卫星通信等场景。基于该衬底制备的射频器件相比硅基器件,具有更高工作频率和功率密度,能满足通信技术高频、高速发展需求。例如在5G基站建设中,其可有效提升信号传输质量与覆盖范围,助力5G网络高效运行。

从制备工艺看,碳化硅衬底制备属于技术密集型过程。以物理气相传输法(PVT法)为例,首先将高纯硅粉和高纯碳粉按工艺配方均匀混合,在2000℃以上高温反应腔室内合成高纯度碳化硅粉原料;接着在生长腔室顶部放置碳化硅籽晶,在特定温场下,输运至籽晶处的气相组分在过饱和度驱动下原子沉积,生长为碳化硅单晶;后续经过晶锭加工、晶棒切割、切割片研磨、研磨片抛光、抛光片清洗等多道工序,产出碳化硅衬底。整个过程涉及材料、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,对工艺控制要求极高,微小环境变化都可能影响衬底品质。

4.2 研发创新

研发投入方面,天岳先进持续加大投入力度,2023年研发投入1.37亿元,同比增长7.57%,占营业收入比例较高,为技术创新提供坚实资金保障。

人才团队上,公司汇聚了一批来自材料、物理、化学、机械等多领域专业人才,组建了经验丰富、技术精湛的研发团队,团队成员涵盖晶体生长、衬底加工、器件应用等各个环节专家,能够全方位推动技术研发。

专利成果显著,截至2024年,公司拥有多项发明专利与实用新型专利,如“一种高均匀性的碳化硅衬底及其制备方法和半导体器件”等专利,为产品技术先进性与稳定性保驾护航,在晶体生长控制、缺陷降低、衬底均匀性提升等关键技术上形成自主知识产权体系。

在研项目聚焦行业前沿与市场需求,重点推进8英寸碳化硅衬底制备技术提升项目。一方面持续优化8英寸衬底生长工艺,提高晶体质量,降低缺陷密度,已成功推出采用液相法制备的4度偏角P型碳化硅衬底;另一方面加快工程化研发试验,依据客户需求合理规划产能提升,确保8英寸产品从研发到量产顺利过渡,为未来市场竞争储备核心技术。

五、经营模式

5.1 研发模式

公司研发工作由研发中心主导,实行层级管理的项目制运作。首先是需求提交与论证环节,公司结合日常工作、外部合同、政府项目、市场调研及结果分析或者收集的客户需求,清晰准确描述后提交需求申请。比如在新能源汽车对碳化硅衬底需求日益增长、客户对8英寸衬底提出更高质量要求背景下,公司敏锐捕捉这些信息,为后续研发指引方向。

项目立项阶段,研发中心选定项目负责人及成员,负责人编写《项目立项报告》,涵盖项目名称、启动背景、可行性分析、目标、财务预算等内容。以公司8英寸碳化硅衬底制备技术提升项目为例,详细阐述大尺寸衬底市场需求、自身技术储备优势,规划人力、物力、财力投入,确保项目科学启动。

进入项目执行,项目组依据需求编写研发设计方案,细化实验方案与计划,完成实验验证,并根据结果编写各类研发文件,专人保管,同时安排专人全过程管理,跟进各进度节点。在研发4度偏角P型碳化硅衬底时,精确控制晶体生长温场、原料气流速率等参数,实时记录实验数据,保障项目按计划推进。

最后项目验收,项目负责人结合计划与交付情况,判断项目目标完成后发起验收申请,编制《项目验收报告》交研发中心审核。验收后,研发中心评估成果,通过申请专利、技术秘密保护等多种手段保护知识产权,为公司技术领先筑牢壁垒。

5.2 生产模式

公司实行以订单生产(Make To Order)为主的生产模式,采用信息化系统,制定完善的生产过程控制程序,建立快速有效处理客户订单的流程。销售部门依据客户订单生成ERP系统内部销售订单,订单经销售、技术、质量、生产计划部门评审,下达生产工单给生产部门,生产部门领料生产。质量部全过程品质控制,遵循“不接收、不制造、不流出”不良品原则。

产能布局上,公司积极优化,已形成山东济南、济宁以及上海临港碳化硅半导体材料生产基地。山东基地起步早,积累深厚技术经验与人才储备,为早期市场供应奠定基础;上海临港智慧工厂于2023年5月实现产品交付,凭借先进设备、工艺,成为导电型碳化硅衬底主要生产基地,满足不断增长订单需求;在日本设立研发及销售中心,利用当地半导体产业前沿信息与高端人才优势,一方面开展前沿技术研发,另一方面及时对接海外客户需求,协同国内生产基地,保障全球市场供应及时性与针对性。

5.3 销售模式

公司客户群体广泛,主要包括国内外电力电子器件、5G通信、汽车电子等领域知名客户,全球前十大功率半导体企业超过一半已成为公司客户,如英飞凌、博世等国际知名企业。公司通过与这些大客户建立长期战略合作关系,深入了解其技术路线与需求变化,确保产品研发、生产精准对接市场。

在订单获取方面,凭借领先技术、稳定产品质量以及良好品牌声誉,公司参与客户招标、项目合作等竞争环节,从众多供应商中脱颖而出。例如在新能源汽车碳化硅衬底采购项目中,公司以优质8英寸导电型衬底产品、高效交付能力赢得客户订单。

销售网络布局上,公司以国内为根基,依托山东、上海等地生产基地辐射全国;同时积极拓展海外市场,借助参加国际半导体展会、行业论坛,如SEMICON Japan等,展示技术实力与产品优势,提升品牌国际知名度,吸引海外客户。在日本设立的研发及销售中心,更是成为公司深耕海外市场的前沿阵地,加强与当地客户沟通交流,快速响应需求,为公司海外业务拓展注入动力。

六、财务分析

6.1 营收情况

天岳先进近五年营收总体呈现增长态势,2019 - 2023年营业收入分别为2.69亿元、4.25亿元、4.94亿元、4.27亿元、12.51亿元。其中2023年营收同比增长199.90%,实现大幅跨越,主要得益于公司导电型产品产能产量持续提升,上海临港智慧工厂于2023年中开启产品交付,为产能放量奠定基础;公司高品质碳化硅衬底获得国内外客户认可,客户群体持续增加,与下游电力电子、汽车电子领域知名企业广泛合作,订单高速增长。

分产品看,早期半绝缘型衬底产品营收占比较高,是公司营收支柱,随着市场对新能源汽车、光伏发电等领域的需求增长,导电型碳化硅衬底产品营收占比逐步提升。2023年,导电型产品在营收增长中贡献突出,源于其在新能源汽车等领域装车量增加,市场需求旺盛,公司加大研发与产能投入,满足市场需求。

从客户结构分析,全球前十大功率半导体企业超过一半已成为公司客户,如英飞凌、博世等国际知名企业,与大客户合作订单量稳定且逐步增长,为营收提供坚实支撑;同时国内市场客户开拓成效显著,与行业内下游环节主要企业协同发展,共同推动国内第三代半导体产业前进,国内客户订单量也不断增加,成为营收增长新动力。

(前五大客户销售占比%

6.2 利润分析

净利润方面,公司此前受产能建设、研发投入等因素影响,净利润波动较大,2018 - 2020年公司实现归属于母公司股东的净利润分别为 -4213.96万元、 -2.01亿元、 -6.42亿元,2022年上半年净亏损7284万元,2023年得益于营收增长、成本控制与规模效应显现,亏损大幅收窄,2024年上半年归母净利润1.02亿元,实现扭亏为盈。

毛利率上,近五年也有所波动,2018 - 2020年综合毛利率分别为25.57%、37.68%、35.28%,主营业务毛利率分别为8.45%、26.62%、34.94%,2022年上半年主营业务毛利率为5.92%,2023年毛利率上升,2024年上半年毛利率23.01%,同比增加11.71pct。毛利率波动原因在于产品结构调整,如导电型产品扩产初期单位成本高影响毛利率,后期随着产能提升、良品率提高、工艺成熟与成本分摊,毛利率逐步改善;另外客户结构优化,与优质大客户合作增强议价能力,利于毛利率提升。

净利率受毛利率、期间费用等因素影响,前期因研发投入大、产能利用率低等,净利率处于低位甚至负值,随着公司经营改善,2024年上半年净利率达11.16%,盈利能力显著增强,反映公司成本控制与盈利转化能力提升。

6.3 资产负债

资产结构上,公司资产以非流动资产为主,固定资产、在建工程占比较高。固定资产随着产能扩张持续增加,如上海临港工厂建设,大量设备购置安装,为生产筑牢根基;在建工程反映公司持续投入扩产,如2024年临港工厂二期8英寸碳化硅衬底扩产计划稳步推进,保障未来产能提升。流动资产中,货币资金保障运营资金需求,存货随着订单增加合理储备,应收账款受销售模式与客户付款周期影响,需关注回收风险。

负债结构层面,流动负债占比较大,主要包括应付账款、短期借款等,应付账款反映对供应商资金占用,随着采购增加而上升;短期借款在扩产等资金需求大时补充流动性。非流动负债中递延收益与政府补助、项目相关,助力公司发展。资产负债率近年保持在合理区间,2023年三季度为15.98%,偿债能力较强,但在产能扩张加速阶段,需关注负债规模与结构变化,确保资金链稳定。

现金流健康度方面,经营活动现金流早期受产能爬坡、市场开拓等影响,净现金流波动,如2020年经营活动产生的现金流量净额为 -1.22亿元,2023年随着业务成熟、订单交付,经营现金流好转;投资活动现金流持续流出,用于产能建设、研发投入等长期资产购置;筹资活动现金流根据资金需求,通过上市、定增、借款等方式筹集资金,支撑公司发展。整体看,公司需平衡好三大现金流,保障稳健运营与持续扩张。

6.4 财务对比分析

与同行可比公司(如天科合达、三安光电碳化硅业务板块等)相比,天岳先进在营收规模增速上优势明显。2023年天岳先进营收同比增长199.90%,远超部分同行,源于其较早布局8英寸产品且快速实现产业化,抓住新能源汽车领域需求爆发契机,通过与国际大厂深度合作实现订单与营收高增长;而部分同行企业受限于技术突破缓慢、产能扩张滞后,营收增长乏力。

毛利率方面,国际龙头Wolfspeed凭借技术领先与规模效应,毛利率超30%,天岳先进此前因导电型产品扩产成本高、技术成熟度待提升,毛利率处于行业中位水平,2024年上半年随着产能释放、技术优化,毛利率逐步向行业头部靠拢,与国内同行相比,在成本控制与产品品质提升下,竞争力增强,如通过优化生产工艺降低单位能耗、提高原材料利用率,使产品成本降低,毛利率提升。

资产负债率上,相比部分激进扩张同行,天岳先进较为稳健,偿债风险低,能保障持续经营,合理利用财务杠杆支持发展;同行中个别企业因大规模举债扩产,资产负债率超60%,面临较大偿债与资金链断裂风险。综合来看,天岳先进在成长能力、盈利潜力与财务稳健性上,于国内同行中表现突出,逐步缩小与国际龙头差距,财务数据体现其在行业内的竞争优势与发展韧性。

七、未来展望

7.1 发展战略

天岳先进未来将持续聚焦碳化硅衬底主业,深化技术研发与创新,巩固和提升在全球碳化硅衬底市场的领先地位。一方面,公司计划加大8英寸碳化硅衬底的研发投入,优化生产工艺,提高产品良率,进一步降低成本,满足市场对大尺寸、高品质衬底的需求。另一方面,依据市场动态,稳步推进产能扩张,确保产品供应的稳定性与及时性,增强客户粘性。

在市场拓展方面,公司将在巩固现有国际客户合作基础上,继续开拓全球市场,尤其是新兴市场。针对新能源汽车、5G通信等重点应用领域,与下游客户深度协同,定制化开发产品,提供系统解决方案,助力产业发展,逐步提升在全球半导体材料领域的话语权,致力于成为全球碳化硅衬底领域的领军企业。

7.2 行业机遇

随着全球能源转型与科技发展,碳化硅衬底行业面临广阔机遇。新能源汽车领域,为实现更高续航里程、更快充电速度与更高能效转换,碳化硅功率器件装车量持续攀升。据预测,到2027年碳化硅功率器件的市场规模将超100亿美元,2018 - 2027年复合增速近40%,为碳化硅衬底带来强劲需求。天岳先进作为行业龙头,凭借技术与产能优势,有望深度受益。

5G通信领域,随着5G网络向更高频段、更大带宽发展,对半绝缘型碳化硅衬底制备的微波射频器件需求大增。其能满足5G通信高频、高速、高功率需求,助力基站信号传输与覆盖优化。天岳先进半绝缘型产品技术领先、市场口碑佳,将在5G通信基础设施建设持续推进中迎来订单增长契机。

光伏、储能、智能电网等领域,碳化硅器件能提升系统效率、降低损耗,市场对碳化硅衬底需求稳步增长。天岳先进紧跟行业趋势,优化产品结构、拓展应用场景,有望在多领域实现营收增长,助力全球新能源与半导体产业升级发展。

联系电话:021-54287883

联系地址:上海市杨浦区昆明路518号北美广场A栋505B

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