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今天，我们要跟踪的是第三代半导体材料碳化硅产业链近况：
目前，行业内将半导体材料划分为三代：初代以硅和锗为代表；第二代以砷化镓为代表；第三代是指碳化硅和氮化镓。
对分类方法，上面的这个分类有争议，一些行业专家认为，这是国内的分法，在海外不做这种代次分法，将三代半导体统称为“化合物半导体”。从行业的视角来看，三代半导体之间，并非是非此即彼的替代关系，各有各的市场。
第三代半导体，特征是“宽禁带（Wide Band-Gap,WBG）”，禁带宽度是硅的3倍，其核心优势体现在能够大幅降低产品功耗、提高能量转换效率，实现节能目的。
其中，碳化硅功率器件的特点，是能够承受高电压、大电流，主要应用于新能源汽车、光伏等领域。
氮化镓功率器件，具有良好的高频率、高功率特性，应用于5G通讯等射频领域。对氮化镓，之前我们覆盖过，详见优塾产业链地图，此处不详细叙述。
从碳化硅产业链上的参与者近期增长情况来看：
三安光电——2021年三季报，实现营业收入95.32亿元，同比增长61.54%；实现归母净利润12.86亿元，同比下滑37.04%。
露笑科技——2021年三季报，实现营业收入26.76亿元，同比增长39.93%；实现归母净利润1.65亿元，同比下滑13.42%。
天岳先进——2021年三季报，实现营业收入3.7亿元，同比增长29.91%；实现归母净利润0.54亿元，同比增长108.69%。
2022年1月28日，其发布2021年业绩预告，预计2021年归母净利润为0.82-0.98亿元，同比增长212.81%-215.31%；扣非归母净利润为0.12-0.14亿元，同比下滑47.11%-38.27%，实现扭亏为盈。
从机构对产业链景气度的预期情况来看：
图：机构一致预期增速和行业景气度
来源：Wind、塔坚研究
碳化硅这条产业链的各环节，包括：
图：碳化硅产业链图谱
来源：塔坚研究
上游——主要是设备和原材料供应商。设备包括长晶炉、切割研磨、薄膜沉积等，代表企业有北方华创、中微公司、晶盛机电；原材料有碳粉、硅粉、石墨件、石墨毡、抛光液等，代表企业有山东天屹、中钢新型材料、河南创研新材料、安集科技等。
中游——碳化硅晶片制造商，国内企业有三安光电、天岳先进、露笑科技、天科合达，海外企业有Wolfspeed、II-VI、德国SiCrystal、瑞典Norstel。
下游——为终端应用，下游应有领域有新能源汽车、5G通讯、光伏发电、轨道交通等，代表企业特斯拉、蔚来、高通、博通、阳光电源、斯达半导、时代电气等。
看到这里，有几个值得思考的问题：
1）碳化硅的市场规模如何测算，行业未来的增长驱动力是什么？
2）从关键经营数据看，碳化硅领域，各家产品布局有何异同，竞争力如何？
本报告，将更新到产业链地图
（壹）
首先，我们先从收入体量和业务结构入手，对各家公司有一个大致了解。
以2020年收入为例，三安光电（84.54亿元）＞露笑科技（28.48亿元）＞天岳先进（4.25亿元）。
从碳化硅产品收入来看，天岳先进（3.5亿元）＞露笑科技（约2亿元）＞三安光电（约0.2亿元）。
从收入构成看：
一、三安光电——营业收入中约70%来自化合物半导体产品，27.35%为材料销售以及2%左右的租金物业收入。
化合物半导体——包括砷化物、氮化物、磷化物以及碳化硅等化合物半导体新材料所涉及的外延片、芯片。其中，LED芯片业务占比约70%以上，第二代、第三代半导体占比不到30%，碳化硅收入无具体数据披露。
材料和废料——材料是生产LED电极所需的铂金和黄金等贵金属，废料则是生产过程中产生的黄金废料。
图：收入结构（单位：亿元）
二、露笑科技——主要收入为漆包线，占收入比重约62%，其余还有机电设备（15%）、光伏发电（21%）等。
原业务是漆包线，一种电工产品中使用的导电金属电线，用于电磁能的转换，新业务是光伏发电和第三代半导体。光伏发电业务，来自收购的顺宇洁能公司，主要产品为电力，有集中式和分布式光伏发电，主要客户为国家电网。
第三代半导体以碳化硅沉衬底为主，根据行业调研情况看，2021年，其碳化硅收入约为2亿元，占收入比重在5%左右。
三、天岳先进——主营收入主要是碳化硅衬底（占比82.2%）和晶棒（17.8%）。
2020年，碳化硅衬底收入为3.5亿元，占比82.2%。
综上，天岳先进以碳化硅为主业，其余两家由原主业转型，碳化硅占比较小。
（贰）
接下来，我们将近期季度的收入和利润增长情况放在一起，来感知增长趋势：
一、营业收入增速
图：收入增速（单位：%）
2019年，三安光电和露笑科技营业收入均为下滑，分别为10.81%、14.25%。
三安光电，受LED芯片价格同比下滑40%影响，其LED产品售价大幅下降，导致营业收入出现负增长。
露笑科技，2019年由于在2016年并购的子公司上海正昀和江苏鼎阳业绩出现下滑，导致其汽车配件和光伏电站EPC业务收入分别下滑49.1%和94.09%。
2020年，三安光电和露笑科技营业收入增速实现增长，分别为13.32%、16.16%。
三安光电，2020年收入增长，主要来自子公司三安集成量产（括砷化镓射频、滤波器、氮化镓功率器件等产品量产），全年实现收入9.74亿元，同比增长304.83%，砷化镓产能逐季爬坡，出货顺利。
露笑科技，2020年越南建厂开始投产，机电设备业务全年收入同比增长96.39%。（机电设备，主要产品有串激电机、永磁直流电机、无刷电机，预计1200万台/年,）
天岳先进，营业收入增速从2019年的97.28%降至2021年三季度的29.91%。
天岳先进收入增长较快，主要是因为其基数较低，收入增长是因为其半绝缘碳化硅衬底销量和收入持续增长。
半绝缘碳化硅衬底，用于生产氮化镓射频器件，主要用于基站PA，得益于5G基站建设和雷达下游市场的需求，驱动其业绩增长。根据招股说明书，其大客户华为，由于环境变动，海外碳化硅采购受限，华为占占收入比重由2019年的8.56%提升至2020年的40.29%。
二、归母净利润增速
图：归母净利润增速（单位：%）、
三安光电，2019年，2020年净利润增速分别下滑54.12%、21.73%，主要原因是LED芯片价格持续下降，同时原材料价格2020年出现上涨，导致净利润持续下滑。
露笑科技，2020年净利润增长258.85%，是因为工业制造端景气度较高，其机电设备和漆包线业务收入分别增长96.39%、15.04%所致。
天岳先进，2019年、2020年净利润增速分别为-376.24%、-219.71%，是因为其实施股权激励确认高额股份支付费用所致。2019年股份支付费用为2.3亿元、2020年为6.6亿元。
（叁）
对增长态势有感知后，我们接着再将各家公司的收入和利润情况拆开，看近期财报数据。
一、三安光电——2021年前三季度，累计实现收入95.32亿元，同比增长61.54%；归母净利润12.86亿元，同比增长37.04%。
1）从单季度增速来分析：
2021年Q3单季度，实现收入34.17亿元，同比增长46.49%，环比下滑0.59%；归母净利润4.02亿元，同比增长32.56%，环比增长22.94%。
三季度的增长，一方面是LED终端市场需求旺盛，LED芯片价格持续上涨；另外一方面是其子公司，湖北三安、泉州三安、三安集成等部分产能释放，其中，三安集成三季度实现16.69亿元，同比增长152.11%。
其中，湖北三安负责生产Mini/Micro 显示芯片；泉州三安生产的砷化镓、氮化镓LED衬底、外延、芯片；三安集成则是生产砷化镓射频、滤波器、碳化硅Mosfet、硅基氮化镓功率器件等，计划产能有40万片/年6英寸碳化硅晶圆。
截至2021年底，三安集成可实现碳化硅晶圆40万片/年，砷化镓射频产能为9.6万片/年。
图：三安光电近8个季度收入、净利润及增长情况
图：单季度营业收入（左图）、单季度归母净利润（右图）
2）追溯前几个季度的增长情况：
2021年Q1-Q3，其收入、净利润增长显著，主要是LED下游需求旺盛，叠加子公司产能落地，带来收入增加。
二、露笑科技——2021年前三季度，累计实现收入26.76亿元，同比增长39.93%；归母净利润1.65亿元，同比下滑13.42%。
2021年Q3单季度，实现收入8.21亿元，同比增长6.94%，环比下滑16.14%；归母净利润0.04亿元，同比下滑88.99%，环比下滑94.29%。
Q3收入环比下滑，是因为其漆包线业务收入增速放缓。净利润同比、环比出现下滑，一是因为上游原材料铜价同比上涨约30%；二是研发投入同比增加138.15%。
图：露笑科技近8个季度收入、净利润及增长情况
2）追踪前几个季度的增长情况：
2019年Q4，净利润亏损1.86亿元，是因为子公司上海正昀未达成业绩承诺，商誉减值2.68亿元。
三、天岳先进——2021年前三季度，累计实现收入3.7亿元，同比增长29.91%；归母净利润0.54亿元，同比增长108.69%。
1）从单季度增速分析：
2021年Q3单季度，实现收入1.23亿元，同比增长29.47%，环比48.19%；归母净利润0.06亿元，同比增长100.9%。
Q3季度收入增长是因为其产能扩大，销售规模上升所致。净利润扭亏为盈，是因为本期无大额股份支付费用。
图：天岳先进近8个季度收入、净利润及增长情况
2020年、2021年，其营业收入规模明显提升，是因为其半导体级碳化硅衬底销量增长，2020年销量同比增长112.65%。
（肆）
对比完增长情况，我们再来看利润率的变动情况：
一、毛利率方面
图：毛利率对比（已改）
对比毛利率，天岳先进＞三安光电＞露笑科技。
毛利差异，主要是因为产品结构不同，天岳先进以碳化硅衬底（毛利率为35.19%）为主，三安光电是LED芯片（毛利率约12%），露笑科技是漆包线（毛利率为5.8%）。
天岳先进毛利率更高，是因为其超过82%的主营产品为技术壁垒高的碳化硅衬底。并且，其近三年毛利率提升，主要是1）产品供不应求涨价，2）其衬底生产良率提升，单位成本降低。
2019年半绝缘衬底产品毛利率同比增加16.77%，1）受国外禁运影响，导致国内市场供需失衡，价格上升5,8%；2）良率提升，使得单位成本降低13.97%。
2020年半绝缘产品毛利率同比增加7.83%，是因为生产工艺改进，合格率提升，导致单位成本同比降低20.37%。
近三年，三安光电和露笑科技毛利率均出现下滑：
三安光电毛利率有所下滑，是因为LED芯片供过于求，导致价格下降，2019年LED芯片价格整体下跌约35%，2020年LED芯片价格下降约22%。
露笑科技2021年三季度毛利率同比下滑31%，主要是漆包线产品受上游原材料铜的涨价影响。
综上，体现碳化硅企业盈利能力的主要有两方面：
1）生产工艺水平高。生产晶体合格率越过，生产规模越大，能够有效提升利润率。
2）主营产品。碳化硅＞LED芯片＞漆包线。碳化硅生产工艺难度大，下游需求多，而供给较慢，单位价格更高，而LED芯片和漆包线市场更成熟，扩产容易，容易出现价格战情况。
二、成本结构方面
从碳化硅为主营业务的天岳先进为例，超过50%来自制造费用，直接材料占比约40%、剩下不到10%的是直接人工。其中，制造费用主要是设备折旧。
图：碳化硅企业成本结构
来源：天岳先进招股书
注意，生产碳化硅晶圆所需的核心设备是长晶炉和切割研磨设备。碳化硅企业通常会有大量长晶炉用于生产晶体，以天岳先进为例，其拥有生产设备共668台，其中长晶炉有585，占比88%，是主要的生产设备。
三、净利率方面
图：净利率对比
三者净利率的差异主要来自毛利率差异。从净利率变化情况来看，2020Q3-2020年Q4，天岳先进净利率为-200%左右，是因为进行了大额股份支付所致。
四、期间费用率方面
整体来看，三安光电和露笑科技研发费用率在6%左右，天岳先进研发费用率占比较高且增长较快，主要是加大对大尺寸衬底等新产品的研发。
图：研发费用率
天岳先进2019、2020年管理费用率波动异常，占收入比重高达96.94%、164.56%，是因为其进行股份支付使得管理费分别增长1030%、168%。
图：销售费用率（左）与管理费用率（右）
五、净资产收益率方面
三安光电ROE较为领先，是因为净利率较高，近三年ROE下滑也是因为净利率下滑所致，而净利率的下滑是因为LED芯片价格下降。
图：净资产收益率（单位：%）
（伍）
第三代半导体，主要分为两类：碳化硅和氮化镓。二者原材料均采用碳化硅衬底制备，不过外延层不同，导致器件及应用领域不同：
氮化镓器件，采用半绝缘型衬底，生长砷化镓外延后制成射频器件，适用于高频、高温工作环境，应用于射频领域，如5G通讯。
碳化硅器件，采用导电型碳化硅衬底，生长碳化硅外延后制作MOSFET、IGBT等功率器件，应用于新能源汽车中逆变器、转换器、电机驱动、光伏发电中逆变器等。
图：碳化硅衬底应用领域
考虑到下游应用领域及增长驱动力不同，今天，我们重点来预测碳化硅器件市场规模。
市场规模可用公式表示为：
碳化硅器件市场规模=新能源汽车用市场*碳化硅器件渗透率*价格+光伏逆变器用市场*渗透率*价格
接着，以上几大因素，我们挨个来拆解：
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