晶盛机电：长晶炉龙头地位持续强化材料布局打造新增长点

晶盛机电：长晶炉龙头地位持续强化，材料布局打造新增长点1.投资逻辑首先，我们认为目前硅片厂抢地盘式的竞争性扩张态势将弱化供需的周期性，而上游长晶设备的景气度有望延续，公司作为上游长晶设备龙头厂商，将长期受益。公司目前产销两旺，充沛而持续递增的订单对公司未来2-3年高速成长起到支撑。目前订单的主要增长逻辑，主要来自于硅片厂商类似于抢地盘式的产能竞争扩张策略，背后有三方面因素推动：其一基于在硅料涨价背景下对供应安全的应对性需求；其二是出于“先抢地，再耕田”的战略性行为；其三是大尺寸硅片呈确定性趋势，硅片产能仍面临结构性供应不足。后两点决定了硅片厂扩产并非短期行为，并加快长晶设备技术升级速度，有助于熨平上游设备的出货周期性波动。同时，公司紧密绑定中环等大客户，一方面通过“先进拉晶技术+维保服务”赋能长晶设备的售卖；另一方面，公司从主体长晶设备、配套设备，到配套耗材的全产业链供应体系也在不断完善。充分围绕大客户需求进行配套，是公司保持行业龙头地位并进一步增强的主要原因。在半导体设备领域，公司通过前期与包括TCL中环在内的大客户深度合作，在半导体大硅片的晶体生长及加工设备领域树立了品牌，已打入了多家国内头部硅片大厂的供应链体系，首次实现这个领域设备的大规模国产替代，并受益于这一轮国产大硅片扩产周期。除了大硅片的长晶设备外，公司持续在半导体硅外延，化合物半导体外延，以及化学气相沉积CVD等核心设备的研发，并有望在未来半导体设备国产替代中脱颖而出，建立继光伏之后，新的设备领域增长曲线。在新材料业务拓展上，石英材料上成效显著，碳化硅蓄势待发。公司通过提前把绑定进口石英砂产能，以及宁夏鑫晶年产4.8万只石英坩埚的投产，公司在石英耗材上已形成大批量供应的能力；在碳化硅材料上，公司在碳化硅长晶核心技术上研发积累已久，目前6英寸量产线良率爬坡在即，并成功生长出8英寸碳化硅晶体，公司在碳化硅长晶炉上能够实现自供，随着长晶良率的进一步提升，2023年6寸碳化硅衬底有望实现规模化销售能力。从商业模式上看，公司已经形成了设备+材料的双轨经营模式。设备上，光伏长晶业务的龙头地位继续得到夯实，同时在半导体长晶领域得到了突破性的发展。在材料上，公司通过设备业务积累了深厚的客户群体和信任基础，实现了在核心材料，如石英等上的规模化销售，后期将进一步导入包括金刚丝线材料销售，从材料端上强化同客户的粘性。在核心材料推动和保证客户量产进度，转而进一步提升公司长晶设备的销售，形成正反馈。而新的业务拓展上，公司在半导体其他沉积设备如CVD，ALD以及碳化硅衬底材料上的研发和业务拓展，正在看到实现收入的潜力。设备和材料两条成长曲线也日益清晰。2.光伏：下游竞争性扩产趋势强化公司长晶炉龙头地位在下游客户竞争性扩产趋势下，公司订单持续保持快速增长态势，公司目前在手订单量已可支撑公司未来2-3年的收入增速。2017年以来，公司新增订单和设备销售收入均保持快速增长，根据公司公告，截至2022H1，待完成设备合同约230亿元，公司库存量自2020年以来也大幅提升（2022H1合同负债70亿元），公司目前待完成订单及库存设备收入确认后可释放的收入总量可观。订单持续增长对未来几年持续高成长形成支撑和保证。目前公司产能均处于满负荷运行状态，新增产能也在持续建设并开出中，快速增长的产能输出以及订单收入确认在推动公司业绩高增长同时也强化了公司在光伏长晶炉领域的龙头地位。公司作为国内长晶设备龙头，主打210尺寸长晶设备，下游以大尺寸产能需求的硅片客户为主，包括光伏硅片双寡头之一的中环，一体化布局的晶科、晶澳，以及光伏新势力高景、双良等。公司目前最大订单量来自于中环，根据公告，2021年公司共获得中环82亿元的长晶炉订单，接近占当年新增订单近一半份额。在全球新能源需求刺激下，国内下游的硅片行业正进入竞争性扩张阶段。经过2020-2021年光伏行业的两轮大幅扩产，从2022年看扩产趋势仍在持续。硅片作为光伏产业链中扩产规模最大的环节，2020年至今累计扩产规模已超过1000GW，其中2022年1-8月硅片领域扩产规模达418GW，已超过2021全年扩产规模。通过对扩产数据的整理，公司下游主要客户继续处于积极扩产状态中：2022年中环、高景、双良硅片产能规划分别达140GW/30GW/50GW，三者合计规划产能相较于2021年翻倍；除硅片环节，中环、上机、双良也积极向组件及电池环节纵向布局，晶科和晶澳也在加速其一体化战略，在硅片、电池、组件多环节同步扩产。硅片厂竞争性扩产趋势持续发酵，弱化行业供需周期性，利好硅片长晶设备硅片厂商类似于抢地盘式的产能扩张策略，背后有三方面因素推动：其一基于在硅料涨价背景下对供应安全的应对性需求；其二是出于“先抢地，再耕田”的战略性行为；其三是大尺寸硅片呈确定性趋势，硅片产能仍面临结构性供应不足。后两点决定了硅片厂扩产并非短期行为，并加快长晶设备技术升级速度，下游客户的竞争性扩张态势，并不完全受到市场供需影响，弱化了行业周期，并对上游长晶设备形成长期支撑。一，硅料供应和价格的波动推动硅片厂加大产能裕量硅料环节的供应紧缺和价格不稳定影响下游供应安全，组件厂商纷纷与硅片厂签订长单，以保证上游供应的稳定性，而硅片厂需要建立更大的产能裕量以保证在供应上的稳定性，防止市场份额的丢失。截至2022年9月，硅料价格攀升至44美元/千克，相较于2020年初上涨近3倍。硅料作为光伏电池的核心原料，具有投资大、技术工艺复杂、投资周期长的特征。产能释放需要较长建设周期，而供需错配形成的硅料价格波动势必会影响下游的供货稳定性。自2020年下半年硅料涨价以来，为保障供应安全，多家龙头组件厂签订硅片长单以确保供应：其中包括有2021年末爱旭分别与双良和上机数控签订合同，锁定未来三年近30亿片的硅片供应；2022年初，通威通过协议锁定双良2024年底前10.5亿片的硅片供应；2022年5月东方日升向双良签订142亿元合同，锁定2024年底之前的硅片供应等。电池及组件厂基于供应安全考虑，对于硅片供应的长期锁定。需求的持续增长和客户长单给硅片环节扩产带来动力，同时在考虑市占率以及供应稳定等因素下，硅片厂倾向加大其产能裕量和库存空间以应对快速变化的市场状况。二，“先抢地，再耕田”的竞争性扩产和规模化是目前硅片厂的最重要发展策略。硅片环节相较于光伏其他环节，更重要的是在规模化。结合隆基对行业的判断，硅片制造未来一定是竞争性格局，过剩将成为常态。在光伏产业链企业纷纷跑马圈地的阶段，硅片企业能抢夺下游更多市场份额，才有机会在未来获取超额利润。在这个背景下，只有通过快速规模化产能实现规模经济，是硅片企业生存和发展的唯一选择：一方面，规模效应带动单位成本降低和产品价格回落，为下游让出更多利润空间，有利于吸引更多客户合作；另一方面，大规模产能也可以承接得住下游客户旺盛的需求，保障稳定供货的能力，因此有大产能及完善供应链的厂商更加受到下游头部大客户的青睐。从国际竞争格局上看，中国的光伏硅片已在全球市场上占据了绝对主导地位，根据CIPA数据，2021年底全球硅片总产能约415GW，其中407GW的产能（98%）来自于中国大陆企业。如何能够继续保持在硅片产业上的全球化优势，变得尤为重要。应对的主要方式，必然是在海外扩建产能，利用硅片成本优势持续向全球进行产能输出。近几年非友好国家和地区的光伏需求旺盛，但复杂的贸易摩擦使我国光伏产业进入这些市场的难度日渐提高，而性价比很高的硅片和海外建厂的策略是打开这些国家和地区市场的钥匙。近几年我国硅片厂商已采取在东南亚地区投资建厂战略，并取得成效。今年上半年美国商务部对东南亚组件产能反规避调查中，使用中国出口的硅片、在东南亚组装电池的企业没有受到约束。向全球进行大规模的产能输出，使得全球市场对我国光伏产品的依赖度增强，进而缓解海外反制政策带来的冲击。所以，中国硅片产能大跃进的逻辑，并不仅仅是对全球供需状况的反映，更多的是国家产业长期发展的必然选择。三，大尺寸硅片产能仍面临整体晶体产能供应不足对于硅片制造商来说，相同单位硅料下硅棒直径变大，可以减少拉晶次数，降低能耗；对于电池和组件制造商来说，一方面，在产线生产速率不变的情况下，硅片面积的扩大带动电池产线产能提升，可以对人工、折旧及期间费用进一步摊薄。如M12相比M2电池可节约0.08元/W，成本降幅达25.6%；另一方面，硅片大尺寸化使得组件中电池间距缩小，电池占组件面积增加，进而带动组件效率的提升。根据InfoLink数据，预计到2025年，大尺寸硅片市场占比将由2021年的42%上升至98%，大尺寸硅片需求将继续上升，是光伏行业确定性发展趋势。公司目前主要提供以210、182规格为主的大尺寸长晶炉，下游以中环、高景、双良等210阵营的客户为主。未来随小尺寸硅片产能出清加速，大尺寸长晶设备将迎来新一波替换市场。基于以上几点原因，目前硅片厂商在未来相当长的一段时间内，将继续在产业规模化建设上持续投入，而对于上游光伏长晶设备厂而言，现在考虑的更多问题，是如何帮助客户尽快的扩充产能到规模化经济上，进而形成双赢。到2030年，光伏长晶炉市场空间预计为1097亿元。根据国际能源署（IEA）报告《全球能源行业2050净零排放路线图》数据，以2050年实现碳净零排放为前提，到2030年全球光伏总装机量需达到4956GW。对应的，测算到2030年全球新增装机量为702GW,从2022年到2030年平均年装机量为446GW。结合新增需求和老旧产能替换需求，做相关假设和长晶炉市场空间测算假设条件如下：

1）组件产量与装机量的容配比为1.2:1；

2）硅片到组件端的损耗率为5%；

3）晶体生长和加工设备的理论寿命为8-10年，假设每年老旧设备更换比率为10%；4）假定2030年后行业产能利用率可达80%（当前约60%）；

5）1GW硅片假设需要75台左右210型长晶炉。基于测算，到2030年长晶炉市场空间约为1097亿元。2021年公司长晶设备销售量2556台（包含少量半导体长晶设备），占全球市场份额约60%。快速的技术迭代能力和配套服务，是公司成长为行业龙头的重要原因。公司商业模式不仅仅定位于长晶设备的供应商，更核心的商业价值在于通过提供技术+服务的综合解决方案，帮助客户以最快的速度实现规模化量产。背靠浙大技术支持，研发根基深厚，经多年的研发积累，公司单晶炉设备不断新迭代，设备拉晶速度要快于同行。公司于2023年即将推出第五代基于开放平台架构的单晶炉，同时拥有超300项的国家专利为技术运用保驾护航，将形成更强的技术护城河。对技术的深耕，完整的切片设备配套能力，以及点对点的客户服务机制，推动客户产能快速爬坡，解决客户的刚性需求。在配套服务方面，公司基于客户项目情况，在乐山、包头、曲靖、西宁等地布局设立服务中心，在大客户工厂周围配套服务基地，开展“2小时响应，24小时上门服务”的应对策略，并设立专业的团队为客户做设备维护和清理，保障设备的稳定性并提高设备产能。先进的技术和完善的维保服务使公司紧密贴近客户需求，增强客户粘性。深厚技术沉淀和服务加持使公司单台长晶炉盈利能力高于同行业。根据公司公告，近年来公司长晶炉单台毛利率基本稳定在40%左右，高于行业平均。为紧密围绕大客户需求，公司从长晶设备向配套设备和耗材发展的供应体系也在不断完善。公司已建立覆盖全自动单晶炉、切磨复合加工一体机、晶棒单线截断/开方机、切片机、叠瓦自动化生产线、智慧物流车间等较为齐全的光伏设备产线，形成了从晶体生长设备、晶体材料加工、电池组件核心设备为一体的完整产业布局。同时公司积极涉入耗材领域，建立了石英坩埚、金刚线、半导体阀门、磁流体等产品体系。完善的供应链有望降低下游客户采购的摩擦成本，缩短硅片厂商由建设到投产的周期，同时提高了公司的配套价值量，进一步巩固了公司光伏设备龙头的地位。公司在太阳能光伏上的配套供应能力和服务也帮助客户快速的形成量产能力和竞争能力。以高景和双良为例。2021年Q4,双良名义产能为5GW，排在国内第11名，高景为0GW。在公司设备和服务的支持下，到2022年Q4,双良产能达到20GW，排名国内第7，而高景则达到50Gw，排名国内第六。反过来，客户的快速成长也对公司未来设备和耗材的销售形成正反馈。3.半导体设备：大硅片长晶炉业务进入快车道，碳化硅外延炉有望放量在半导体设备领域，公司通过前期与包括TCL中环在内的大客户深度合作，在半导体大硅片的晶体生长及加工设备领域树立了品牌，已打入了多家国内头部硅片大厂的供应链体系，首次实现这个领域设备的大规模国产替代，并受益于这一轮国产大硅片扩产周期。除了大硅片的长晶设备外，公司持续在半导体硅外延，碳化硅外延，以及化学气相沉积CVD等核心设备的研发，并有望在未来半导体设备国产替代中脱颖而出，建立继光伏之后，新的设备领域增长曲线。大硅片国产替代的趋势成型，带动上游长晶设备国产化的开始随着新能源车、5G通信、数据中心等下游应用领域发展迅速带来大量需求，上游晶圆厂产能释放提速，但伴随着以日系厂商和德系厂商为主的大硅片厂商产能预计要到2024-2025年才能释放出来，这使得大硅片出现了较大的供需错配情况，价格也随之出现大幅上涨。在大硅片成本持续上升的压力和海外供应持续跟不上的环境下，国内晶圆厂逐步开始导入国产大硅片的进程加快，同时国内大硅片厂也开始持续大规模扩产计划。包括沪硅集团、立昂微、中环股份、超硅半导体、中欣晶圆、奕斯伟、有研等均实现了12寸硅片的量产，产品也逐步从dummy/reclaim/monitor向primewafer导入。根据芯东西统计的数据，到2021年底，国内12寸硅片的产能合计已经超过了162万片/月，随着中环和奕斯伟的扩产，国产12寸大硅片的产能将超过265万片/月。可以判断，国产大硅片国产替代开始步入了高速发展期。上述产能计划以扩产方式为主，整体产能爬坡情况应当快于新建绿地工厂，且扩产计划大多是从2021年底开始，故预计2023年左右就能实现大量产能释放。以上述扩产计划数据来计算，主要硅片厂商在8英寸产能方面计划扩产60%左右，12英寸产能方面扩产规划达到133%的增幅。此部分数据还没有完全覆盖所有国产厂商的扩产情况，比如奕斯伟在西安基地的二期扩产工程开始，只是暂未有明确产能数据披露所以没有纳入计算，实际情况国产硅片厂的“扩产潮”要来得更加猛烈。与此同时，在随着国产大硅片规模化、产业化开始，上游长晶炉设备的国产化也迅速展开。这点表现为两个推动因素。第一，全球大硅片产业进入了为期2-3年的扩产周期，对于海外的上游长晶设备厂商整体的产能和配套服务能力面临挑战。第二，国产大硅片产业规模化和产业化后，势必带来对设备需求和研发服务的持续提升以及成本的要求，这给具备本土化优势的国内长晶设备和相关配套设备厂商带来了成长的机会。综合SUMCO、Shin-Etsu、环球晶圆、沪硅产业、TCL中环等多家全球硅片大厂产能数据并预测，到2024年全球8英寸及12英寸硅片需求量将分别达到823万片/月、999万片/月。根据相关数据，在brownfield模式下，制程做到抛光段，20万片月的8英寸半导体硅片约需要35台左右长晶炉，设备投资规模约7-8亿元。月产20万片12英寸半导体硅片需要37台左右的长晶投资炉，设备投资规模约12-15亿元，而产线建设中设备投资金额约占70-80%。其中设备投资除长晶炉外，还有切片、抛光等制造加工设备。不考虑设备替换和报废，测算2022-2024年全球8英寸和12英寸长晶炉合计新增需求分别有望达到174台/410台，分别对应2022E-2024E期间约4%/9%的CAGR增长，到2025年新增投资额达467亿元。随着全球新一轮硅片扩产周期，长晶设备的全球主要厂商包括S-TECH，PVATePla以及Ferrotec等公司在产能和服务体系面临压力。而中国本土的防疫政策、零部件运输管理和维保成本的上升压力，以及包括晶盛、北方华创、晶能等本地公司技术能力的提升和本土化服务优势，海外厂商在国内硅片大厂的供应份额逐渐下降，国产设备的占比逐步提升。目前公司在国内主要的硅片厂商中，均进入了供应链体系并形成规模化销售能力。客户结构上，从原以中环为主，逐步同包括新昇、金瑞泓、合晶、神工等公司开始合作。凭借与大客户深度合作积极拓展下游，树立公司的行业品牌公司与中环之间的合作关系由来已久，通过长时间的上下游协作经验积累，双方建立了坚实的商业联系。梳理公告信息可知，公司在2012年时承担了国家科技重大专项“8英寸区熔单晶炉国产设备研制”，该项目责任及验收应用单位就是TCL中环控股子公司天津环欧半导体，双方的紧密合作自此展开。双方于2017年10月达成了战略合作关系，期间还陆续合伙投资组建了内蒙古晶环电子、内蒙古中晶科技研究院和中环领先三家子公司。两家公司之间供应链合作紧密，形成了共同研发和供应链合作的战略型合作关系。TCL中环是国产硅片行业的领军企业之一，公司通过与中环长期稳定的合作确保了自身产品的主要下游需求，并同中环一起成长。相比于硬件技术的差异化，晶体生长设备的稳定性、产能、配套服务等则是采购设备的客户更加看重的因素，故晶体生长设备供应商的导入是较为漫长的过程，而在导入之后一般也不会轻易变更。基于这种情况，大客户TCL中环在长久地磨合后对公司建立了充分的信任，目前已经较大比重采购公司的产品。与大客户的合作关系和供应关系，也给公司技术的演进、经验的积累、品质的提高和品牌口碑提供了一定背书作用，助力公司加快拓展其他下游客户。根据公司公告披露，公司在半导体设备订单达到了30亿元以上，以长晶设备为主，其中包括中环8寸和12寸的长晶和部分设备订单。其他包括有研半导体、郑州合晶、上海新昇、神工等均有望成为公司主要下游客户，公司在半导体大硅片长晶设备上已迈出了一大步。长晶设备参数对标国际主流水平，差异化优势助力未来市占率提升半导体单晶生长技术繁多，其中应用于单晶硅的主流技术是直拉法和悬浮区熔法，两种方法各有优劣。直拉法便于控制晶体生长，易于获得大直径单晶，晶向选择也较多，但坩埚与加热系统等增加了制备过程中杂质增加的可能性；悬浮区熔法是在惰性气体保护环境下作业，无需使用坩埚，故可以防止氧或金属杂质的掺入，长出的纯度较高的单晶体可用于制备高电阻的半导体材料与器件（如IGBT）。不过区熔法由于籽晶与熔体界面难以控制，难以制备像12寸单晶硅等大直径单晶体，此外熔体材料也需要较高纯度的多晶硅棒，成本较高。公司拥有两种长晶炉的批量产出能力，主要设备产品有：（直拉法）全自动单晶炉TDR135A-ZJS、区熔硅单晶炉FZ100A-ZJS等，其工艺技术达到国际领先水平，目前销售以（直拉法）全自动单晶炉为主。公司设备性能对标主要竞争对手的半导体级单晶炉产品而言，在热场、生长控制系统方面存在差异化优势，其余参数对标国际主流水平。其中：

热场方面，公司在热场尺寸上具备优势，更容易形成规模优势降低成本。热场尺寸同生产单晶硅棒的直径有对应关系，热场越大能够生产的单晶硅棒直径尺寸也越大，未来半导体单晶硅的直径尺寸将向12英寸或更大发展。公司热场尺寸较大，兼容性较强，更容易实现规模效应从而降低成本，也有利于公司应用优于其他同类厂家的热场材料。热场本身技术难度不高，许多设备厂、硅片厂都有在自主研发设计。其单价约15万元/套，一半成本在于原材，且热场本身属于耗材，其中组成部分的寿命在0.67-2年。公司的热场供货商金博股份主要采用碳/碳复材，其断裂韧性较高，耐腐蚀性、耐摩擦性、耐热冲击性优秀，与石墨相比性能更优异，寿命更长，且在尺寸增大时碳/碳复材成本仅线性增加，而石墨材料成本按直径平方增加，目前在热场制造中正在加速替代石墨材料。生长控制系统方面，仅从籽晶和坩埚的升降速率、转速等参数看，国内外主流厂商看似几乎没有差距，但其实公司的差异化优势体现在生长控制系统的软件平台上。基于开放平台架构的第五代单晶炉最大的亮点在于改变了传统的封闭控制系统模式，配置了基于开放架构的用户可编程的软件定义工艺（SoftwareDefinedProcess,SDP）平台，将控制层与数据业务层分离开来，提供可自行构建工艺时序、控制逻辑、晶体生长核心算法的自主创新条件，用户只需按模型接口即可实现定制开发。通过此平台技术，客户可以将自己的特殊制程工艺制作成特定的模块，完美解决客户在产能建设中希望将自身成熟工艺固化、保密，及对工艺过程的深度差异化等需求。目前国内设备厂均采购海外公司磁场产品，性能方面差距不大。磁场是单晶炉中高价值量的部分，普通的电磁场售价就要100-200万元，而目前给12寸硅单晶炉使用的超导磁场单价超过500万元。技术层面上海外企业较为领先，国内厂商的产品稳定性或者验证时间不够，暂时很难获取到客户的信任。比如公司主要从日本厂商处采购，南京晶能主要从TESLAENGINEERINGLTD.和TOSHIBAENERGYSystem&solutions采购。不过，由于磁场方面国外扩产缓慢，各家设备厂也都有在培养国内替代供应商，未来有望贡献产能。对比来看，公司的设备在晶棒产能方面不输于国内外主流水平。其中，装料量、炉室直径决定了单晶炉单次可以容纳多少原材料，单次投入的原材料越多，相应的生产成本就越低，同时产能效率也在提高；喉口直径则影响了拉出晶棒的直径大小。不仅如此，公司布局了硅片制造环节（主要是晶体生长设备以及“切、磨、抛”设备）的各种配套设备，产品结构趋于完善，全套式供货能更好地响应客户。国内硅片厂商如中环股份、沪硅产业、立昂微等，抓住供需不平衡的市场机会，持续推出扩产计划，将最重要的硅片产能握在手中，提升自身的市场占有率。本轮国产硅片扩产周期，作为本土长晶设备龙头公司，将有机会实现在这个细分领域内的国产化进口替代。根据历史订单情况预测，公司作为上述硅片厂的设备供应商，将给客户供货晶体生长设备以及“切、磨、抛”等配套加工设备。我们预测中环2022年-2023年上半年，8寸产能有望达到120万片/月，12寸从22万片提升到30万片/月，中期规划在60万片/月，总体投资接近70亿元，公司相关占比有望达到80%以上。考虑新昇、立昂微、神工、合晶等扩产规划，公司在半导体设备总订单量有望突破百亿，并在未来几年实现销售确认。提前布局碳化硅外延设备，助力国内碳化硅产业链厂商纵向发展碳化硅外延层处于产业链中间环节，在导电型碳化硅衬底上生长高质量碳化硅外延层，可进一步制成碳化硅功率器件，应用在新能源汽车、轨道交通、光伏风电、工业互联网等场景。现阶段光伏和充电基础设施是碳化硅的主要应用领域，新能源汽车市场的蓬勃发展也保证了未来碳化硅市场需求的快速增长。根据Yole数据，2021年全球碳化硅器件市场规模约10亿美元，预计到2027年，碳化硅器件的市场规模将超过70亿美元。公司在碳化硅领域主要布局长晶、抛光、外延设备及6英寸导电性衬底片，目前6英寸碳化硅外延设备已实现批量销售。由于现有器件基本都是在外延层上实现的，对于外延层的要求日益增高，其质量优劣对于下游器件性能起着至关重要的作用。一般来说，随着耐压性能的不断提高，要求的外延层厚度就越厚。600V左右的电压所需要的外延层厚度约在6微米，到1200-1700V时则需要厚度达到10-15微米，特高压环境下要求会更高。而随着外延层厚度不断增加，对于厚度均匀性、掺杂均匀性及缺陷密度的控制难度也逐渐增高。最初碳化硅外延是在无偏角衬底上生长，但受多型体混合影响难以用来制备器件。之后发展出在8°左右偏角的衬底上的斜切台阶流技术，能够实现低温生长且稳定控制晶型，但该方法缺陷在于无法阻断基平面位错和对衬底材料造成浪费。接下来TCS法应运而生，该方法能够同时实现生长速率大幅提升及对质量的有效控制，2014年由意大利LPE公司实现商业化，2017年Aixtron公司对设备进行了升级改造，将这个技术移植到了商业的设备中。目前，碳化硅外延技术已与碳化硅外延设备高度融合，而外延设备则主要由意大利的LPE公司、德国Aixtron公司以及日本的Nuflare公司所垄断。德国Aixtron：其设备产能较大，在反应腔体上拥有自主创新的近耦合喷淋头式（CCS,CloseCoupledShowerhead）及行星式（Planetary）。产品AIXG5WWC横流行星式批量反应炉（BatchReactor），一次性可以进行8片6寸外延反应，且能够做到单晶片控制。产品G10-SiC行星式最大容量为9片6寸&6片8寸，生长质量和速度接近单晶片反应炉（SingleWaferReactor）。目前公司的产品为Wolfspeed开始采购并使用。其炉特点是多片合一炉的设计，类似以前MOCVD的技术实现途径，优点是有利于快速释放产能，但外延的一致性和可靠性问题仍需要时间得到提升。日本Nuflare：设备主打全自动，最高能够做到8寸的外延生长。产品EPIREVOS6为单晶片碳化硅外延炉，生长速率50μm/h，厚度均匀度＜2%(E.E.=3Mmm），掺杂均匀度＜4%(E.E.=6Mmm），缺陷密度低，单套设备价格较昂贵，但双腔体可以做到更大的产量所以单片成本相对低。Nuflare本身主营光掩模制造，碳化硅外延设备产能相对不高，设备产能释放较慢，一个月的产出仅为1-2台左右，且基本仅供应给showadenko，On-semi等少数几家海外大厂。意大利LPE：设备属于单片机，控制能力强，单套价格较低，生长速率很快，且其研发的Bubbler设备可以有效改善批量控制的厚度均匀性。产品PE1O6/1O6A属于6寸单晶片反应炉，可以实现薄、厚和超厚外延层生长，多层（P和N）一次运行。LPE公司目前已被荷兰ASM公司收购，主要供货给Wolfspeed以及瀚天天成、东莞天域、三安等国内厂商。国内市场下游新能源需求十分旺盛，国内碳化硅产业链正在快速追赶中。目前国内在碳化硅衬底环节已经逐步形成了数家规模化企业，但在外延环节目前还是相对只有瀚天天成和东莞天域整体规模较大，而外延设备对进口的依赖，以及配套设备的高成本耗材影响了这个环节的盈利水平，国内碳化硅外延厂商如需进入更快的发展轨道，在外延的国产设备进口替代是关键的突破口。公司在这个领域上已经形成了相关的产品，并逐步开始投向市场，未来这个部分有望实现国产替代。另一方面，通过在外延设备上同客户绑定，公司能更有效的打通自身在着力发展的碳化硅衬底片销售，将耗材业务延展到外延环节。布局半导体镀膜环节，切入CVD/ALD，打造新的设备产品线晶圆制造环节涉及设备价值占整个半导体设备总投资近八成，而其中薄膜沉积设备、光刻机、刻蚀机占比前三。除去光刻机，刻蚀和薄膜沉积设备是价值量很大的两块，也是国内设备厂的兵家必争之地。而CVD、ALD产品均属于薄膜沉积设备，市场空间广阔，增速也很快。在公司的战略中，除了长晶和外延两个方向外，薄膜沉积也是公司重点布局的方向。2020年度，CVD设备全球市场规模达89亿美元，其中美国应用材料（AMAT）、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL）的市场占有率分别为28%、25%和17%，CR3达70%。随着全球半导体设备市场的快速增长，对于薄膜沉积设备的需求也在增加。MaximizeMarketResearch预计全球半导体薄膜沉积设备市场规模在2025年将达到340亿美元，考虑到CVD设备通常在薄膜沉积设备中占七成左右，2025年全球CVD市场将超过230亿美元。国内市场的先入局者主要有北方华创、中微公司、拓荆科技等，但目前整体市场仍集中于海外厂商。常用CVD设备包括APCVD、LPCVD、PECVD、SACVD等，适用于不同工艺节点对膜质量、厚度以及孔隙沟槽填充能力等的不同要求。其中，LPCVD是APCVD在低压环境下的改进版本，在CVD设备中占比约15%（参考前文数据2025年市场规模约为36亿美元），其薄膜的均匀性和沟槽覆盖填充能力有所改善，但沉积速率较低，反应温度较高，多用于高温氧化硅、氮化硅、多晶硅等。在国内LPCVD市场中，仅有北方华创布局较完备，其在LPCVD领域可以做到28nm部分量产供货，中微公司尚处于客户端验证阶段。公司早在2018年就成立了全资子公司求是半导体作为CVD设备项目基地，目前已经基于先进制程开发了8/12英寸LPCVD设备并形成销售。在先进MPCVD设备关键技术开发及市场化方面，日本、美国及德国等团队处于领跑地位，日本已成功研发超高纯2英寸金刚石晶圆量产方法，而国内比较少有企业或机构突破实现大规模商业量产的技术难点，如中兵红箭子公司中南钻石实现钻石毛胚批量制备技术的突破，国机精工有一些储备等。2022年8月12日，美国商务部工业和安全局（BIS）对氧化镓、金刚石两类超宽禁带半导体材料相关技术实施出口管制。2022年上半年，公司成功研发全自动MPCVD法生长金刚石设备（型号XJL200A）成功生长出高品质宝石级的金刚石晶体。公司在国内金刚石制备设备领域处于竞争优势，同业对手稀少，考虑到金刚石晶体尚为蓝海市场，远景市场空间巨大，叠加美国在超宽禁带材料方面对我国实施出口管制的影响，MPCVD产品有望拉动公司远期成长。ALD设备是一种可以将反应材料以单原子膜形式通过循环反应逐层沉积在基片表面，形成对复杂形貌的基底表面全覆盖成膜的专用设备。该设备制备的薄膜具有均匀的厚度和优异的一致性，台阶覆盖率高，特别适合深槽结构中的薄膜生长，在先进逻辑芯片、DRAM和3DNAND制造中必不可少。ALD设备在CVD设备中比例约为18%，对应2020年的市场规模约16亿美元。根据市场调查机构Acumenresearchandconsulting预测，由于半导体先进制程产线数量增加，2026年全球ALD设备市场规模约为32亿美元。市场由海外龙头主导，日本TEL和荷兰ASMI各占据约三成份额，国内拓荆科技较为领先，其适配55-14nm工艺需求的PEALD设备已实现量产。随着“摩尔定律”的持续实现，芯片制造工艺制程在不断进步，对于薄膜沉积的需求量和性能都在快速提高。目前，28nm以下先进制程的FinFET制造工艺中，难点在于形成Fin的形状，Fin的有源区并不是通过光刻直接形成的，而是通过自对准双重成像技术（SADP）工艺形成。ALD所沉积的Spacer材料的宽度决定了Fin的宽度，是制约逻辑芯片制程先进程度的核心因素之一。公司目前已开始布局ALD设备，未来也有望将其应用于化合物外延、镀膜方向。现阶段，公司在CVD和ALD等方向上的技术研发在快速推进中，陆续的产品也预期陆续进入商业化阶段，形成公司在除了半导体长晶、半导体外延之后，新的发展赛道。4.核心耗材：石英坩埚、金刚石线积极配套，静待碳化硅材料良率爬坡公司前瞻性储备进口石英砂，保证石英坩埚以更具优势的成本顺利扩产。石英坩埚是光伏单晶炉的关键部件，由高纯二氧化硅石英砂通过模具定型，使用电弧法高温制作而成。石英坩埚基本呈透明状，分为外层和中内层，中内层石英砂影响单晶生长品质，因此一般采用进口石英砂，而外层石英砂一般对石英砂品质要求稍低，目前由国内企业供货。当前石英砂供给紧缺，价格大幅增长。一方面，全球矿产资源有限，在石英砂领域“得矿者，得天下”，目前海外能够大批量稳定供应高纯度石英砂企业仅包括美国西比科公司、挪威天阔石等。我国石英矿流体杂质多、规模小，提纯难度更高，环保限产叠加资源紧张,导致石英砂原料相对不足，目前仅石英股份、江苏阳山等可以实现高纯度石英砂的规模化供应。从需求来看，近年来下游应用领域逐步起量，石英砂出现了供需关系错配的局面；另一方面，厂商更倾向于投产价值量更高的半导体坩埚，因此光伏石英砂的供给紧张度进一步加剧。在硅片大尺寸+N型电池趋势下，拉晶过程对石英坩埚的尺寸及硅料纯度都会有更高的要求，将导致单位耗量的增加，预计未来石英坩埚需求将有更加快速的增长。在石英坩埚整体供不应求的行业背景下，公司提前储备进口石英砂，有利于保障石英坩埚扩产进度和成本优势。晶盛于2017年开始布局石英坩埚，使用的高纯石英砂以海外进口为主，同时采购国内部分高质量石英砂，目前在浙江、内蒙、宁夏建立生产基地，已产出28-40英寸大尺寸石英坩埚，并在半导体级和光伏级石英坩埚都有布局，可满足客户对不同型号规格产品的需求。2021年，公司以战略性的眼光，于行业价格低点储备大量进口石英砂，预计对未来2-3年的石英坩埚产能起到有力支撑作用。2022年5月，下属公司宁夏鑫晶新材料一期年产4.8万只大尺寸石英坩埚项目正式投产（规划三期共16万只），二期即将投产。据测算，1GW大尺寸硅片年产能大概需要2940-3360个坩埚，公司宁夏鑫晶大尺寸坩埚项目一期的全面落地预计将支撑14-17GW的硅片年产能。根据欧晶公告，石英坩埚单价不足3000元（光伏级），占下游硅片厂采购成本的比例低，但对单晶硅棒和硅片的成品质量影响却很大，因此经过了可靠性、稳定性验证的厂商，一般与下游客户的合作黏性较强。2021年晶盛子公司美晶新材开始给中环供应半导体级石英坩埚，有望对中环保持稳定供货。我们预计，2022/2023年石英坩埚有望为公司贡献约4.5亿/12亿元的收入。除石英坩埚，公司在金刚线等关键耗材上也在积极配套布局。金刚石线主要用于晶体硅、蓝宝石、精密陶瓷等硬脆材料的切割，可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割，其切割性能直接影响硅片的质量及光伏组件的光电转换性能。金刚石线技术最早源于日本，2013年开始国内部分光伏企业采用金刚石线切割工艺，如今已基本实现全面国产化。金刚石线切割工艺相较于之前的切割工艺原材料利用率和切割效率不断提升，硅片单位切割成本也不断降低，已成为晶硅切片的主流工艺。目前光伏晶硅切片的金刚石线用量占当前金刚石线总需求量的比例超过90%。近几年金刚石线行业供给快速增加，在产能过剩的背景下，快速降本能力成为行业核心竞争力。美畅股份凭借一体化布局持续降本，实现了垄断的行业地位，2021年市占率约61%。硅片薄片化进程推动了金刚石线细化。可用于光伏硅片切割的常规高碳钢丝极限线径约35µm，目前行业主流产品直径在38μm~42μm，已经逐步接近高碳钢丝的自身物理极限。当前具有较高的破断力、更高抗拉强度的钨丝成为最有前景的母线材料替代者，但成本较高是影响钨丝暂未大规模使用的关键因素。晶盛目前的金刚丝线布局仍以高碳钢丝为主，钨丝方向也在筹备当中。公司在金刚线上的配套布局，将有助于提高向下游客户进行一体化供应的能力，进一步增强客户粘性。碳化硅衬底：成熟工艺迁移+下游客户关系良好，有望推动良率爬坡及量产公司在碳化硅的策略上，更多的是考虑是自制长晶炉，对外销售衬底，而不是类似于光伏，以卖长晶炉为主，在这个业务模式上，公司类似于美国的II-VI公司。从种类来看，碳化硅衬底经外延生长后再做成器件，根据下游应用分别在功率器件和射频器件方面，对应的可划分成导电型（N-type）和半绝缘型（semi-insulation）。按照下游需求增长上来看，目前最大的需求来自导电型碳化硅衬底。而射频器件所需的半绝缘型衬底，全球格局已相对比较稳定，国内则以山东天岳为最大。在导电型碳化硅衬底上，2021年全球在碳化硅衬底上的主要玩家包括Wolfspeed、Rohm和II-VI等，2022年随着安森美、Wolfspeed、Rohm（si-crystal）以及国内厂商的产能释放，格局将发生变化。总体上，国外的厂商把碳化硅衬底的主要需求放到电动汽车方向，这样在持续增长的工业和新能源等领域，则空出了一定的市场空间，有利于国内碳化硅企业去发展。国内包括天科合达、山东天岳等公司在衬底上的整体占比不高，整体直通良率，大概在4成-5成左右，略低于国际整体水平，且处于快速的发展阶段。公司充分评估了长期在长晶设备上耕耘而形成的对长晶技术的独特理解和技术优势，以及多年在碳化硅长晶投入产生的know-how，以及整个产业价值链变化发展的趋势，初步形成了以碳化硅衬底+