评级（持有）机械设备行业周报：关注碳化硅设备国产化突破和加速

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报告名称 ：机械设备行业周报：关注碳化硅设备国产化突破和加速
评级 ：持有
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碳化硅是制作大功率、高频、低损耗功率器件的最佳材料

可投入新能源汽车生产。2025 年，新能源汽车市场大约会有 123 万片碳化硅 6

碳化硅应用落地的主要原因。由于切片环节良率较低，切抛磨环节约占衬底总成 本的 2/3，切磨抛设备是衬底加工最核心的设备，国产化率约 20%。根据我们测 算，预计 2025 年中国车用 6 英寸 SiC 晶圆抛磨设备市场空间约为 50.9 亿元。在 器件封装环节，由于纳米银烧结工艺具备可实现高温服役、高热导率、高导电率、

高可靠性几大优势，契合三代半导体封装需求，纳米银烧结设备成为碳化硅封装 固化工艺的最核心设备，截至 2022 年未实现国产化。根据我们测算，预计 2025 年国内纳米银烧结设备市场规模为 30 亿元。受益标的：（1）宇环数控：国内稀 缺的高端数控机床研发制造企业，以超硬材料机加工核心技术为基，切入碳化硅 研磨设备。（2）快克股份：深耕微电子封装三十年，在二级封装锡焊设备领域国 内第一、全球领先，向上切入一级封装，纳米银烧结设备将打破海外垄断。

风险提示：车用碳化硅器件渗透进度不及预期、碳化硅光伏逆变器渗透不及预

期、国内设备厂商研发、产业化进度不及预期。

请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 11

行业周报

目录

1、碳化硅：大功率、高频、低损耗功率器件的最佳材料 ......................................................................................................... 3 1.1、驱动因素一：车用碳化硅渗透加速.............................................................................................................................. 3 1.2、驱动因素二：碳化硅光伏逆变器可进一步降本减损，渗透加速 .............................................................................. 5 2、供给侧进展：供给紧张，加速扩产 ........................................................................................................................................ 5 3、设备国产化进度：整体国产化率低，长晶设备基本实现国产化 ......................................................................................... 6 4、产业链拆解：重点推荐衬底磨抛设备和芯片封装固化设备 ................................................................................................. 7 5、受益标的 .................................................................................................................................................................................... 9 6、风险提示 .................................................................................................................................................................................... 9

图表目录

图 1：预计 2021-2027 年碳化硅器件市场 CAGR=34% ............................................................................................................... 3 图 2：相同里程下，单台新能源汽车中采用 SiC 逆变器可节省至少 200 美元 ........................................................................ 4 图 3：预计 2022-2026 全球车载碳化硅市场规模 CAGR=38.6% ................................................................................................ 4 图 4：碳化硅在 800V 充电平台优势明显，全球多家车企布局 ................................................................................................. 4 图 5：我国碳化硅电驱渗透率提升空间大 ................................................................................................................................... 5 图 6： 2025 年全球碳化硅衬底和器件将供不应求 ....................................................................................................................... 5 图 7：碳化硅制造所需设备的整体国产化率低，长晶设备基本实现国产化 ............................................................................ 7 图 8：衬底环节是碳化硅器件制造最核心环节，而切磨抛设备是衬底加工最核心的设备 .................................................... 8

表 1：碳化硅相比硅基提升优势明显 ........................................................................................................................................... 3 表 2：国内碳化硅产业资本开支加速 ........................................................................................................................................... 6 表 3： 2025 年中国车用 6 英寸 SiC 晶圆抛磨设备市场空间约为 50.9 亿元 .............................................................................. 8 表 4： 2025 年国内纳米银烧结设备市场规模为 30 亿元，2022-2025 年市场规模 CAGR=59% ............................................. 8

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1、碳化硅：大功率、高频、低损耗功率器件的最佳材料

与硅基半导体材料相比，碳化硅具备能量损耗低、封装尺寸更小、可实现高频

开关以及耐高温、散热能力强的突出优势，适合制作高温、高频、抗辐射及大功率

器件，是新能源领域的理想材料。

新能源汽车、光伏、风电等市场需求驱动，预计全球碳化硅功率器件市场将从 2021 年 10.90 亿美元增长至 2027 年 62.97 亿美元，期间年复合增长率达 34%。

图1：预计 2021-2027 年碳化硅器件市场 CAGR=34%

资料来源：三安光电公告

1.1、驱动因素一：车用碳化硅渗透加速

新能源车是未来碳化硅功率器件的主要驱动力。作为电力电子转换器件，碳化 硅器件新能源汽车产业存在五个主要应用场景,包括电机控制器、车载充电机 OBC、DC/DC 变换器、空调系统以及充电桩。

表1：碳化硅相比硅基提升优势明显

资料来源：Wolf speed、开源证券研究所

对于新能源车而言，系统成本节省以及 800V 快充的需求，共同催生了对碳化 硅器件的更换需求。根据 Trendforce 数据，预计到 2026 年全球新能源汽车 SiC 功率 器件市场规模达 276 亿元，2022-2026CAGR 达 38.6%，逆变器是车用碳化硅的主要 应用领域。

成本节省：根据《碳化硅在新能源汽车中的应用现状与导入路径》一文数 据，相同里程条件下，采用 SiC 逆变器单车可节省至少 200 美元。

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而只有耐高温高压的碳化硅功率器件，才能支持 800V 乃至更高的高压系统

要求。碳化硅能够很好地满足高压充电平台的要求。

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图5：我国碳化硅电驱渗透率提升空间大

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表2：国内碳化硅产业资本开支加速

湖南三安二期项目

2023 年 1 月开工，全

万片 6 寸碳化硅晶圆

的年产能

2022 年 7 月，公司公告

2022Q3 投产；

建设年产 24 万片 6 英寸

目

计划于 2023 年实现 8

小规模量产

常州臻晶主营 6-8 寸

化

建设 6 寸 SiC 功率器件芯

寸 SiC 功率器件

已建成 1000 片/月的 6 寸

Sic 晶圆生产线，SiC SBD

在开发 SIC MOSFET 工

艺平台

资料来源：各公司公告、天科合达官网、开源证券研究所

3、设备国产化进度：整体国产化率低，长晶设备基本实现国

产化

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碳化硅晶圆和器件的制备基本工艺流程同硅基半导体基本一致，但部分工艺段 使用专用设备，部分需要在硅设备基础上加以改进。目前碳化硅器件制造所需设备 中，国产化率情况如下：

图7：碳化硅制造所需设备的整体国产化率低，长晶设备基本实现国产化

资料来源：各公司官网、半导体在线微信公众号、中商情报网等、开源证券研究所

4、产业链拆解：重点推荐衬底磨抛设备和芯片封装固化设备

衬底环节是碳化硅器件制造中最核心、最困难的环节。碳化硅衬底价格高是制 约碳化硅应用落地的主要原因。由于切片环节良率较低，切抛磨环节约占衬底总成 本的 2/3，切磨抛设备是衬底加工最核心的设备。

在器件封装环节，由于纳米银烧结工艺技术具备三大优势，契合三代半导体封 装需求，因此，纳米银烧结设备是碳化硅封装固化工艺的最核心设备。

纳米银烧结可实现低温制备以及长时间的高温服役。可以在 250 度左右进 行烧结，而工作温度可以到 900 度

纳米银烧结工艺实现高热导率和电导率，因为烧结完成后就是一整块银。

在芯片烧结层形成可靠的机械连接和电连接，有效降低热阻和内阻，整体 提升模块性能及可靠性。

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图8：衬底环节是碳化硅器件制造最核心环节，而切磨抛设备是衬底加工最核心的设备

资料来源：开源证券研究所

根据我们测算，2025 年中国车用 6 英寸 SiC 晶圆抛磨设备市场空间约为 50.9 亿 元，2025 年国内纳米银烧结设备市场规模为 30 亿元、2022-2025 年市场规模复合增 速达 59%。受益标的为国内领先的碳化硅衬底磨抛设备商宇环数控，纳米银烧结国

内稀缺供应商快克股份。

表3：2025 年中国车用 6 英寸 SiC 晶圆抛磨设备市场空间约为 50.9 亿元

数据来源：Wind、Mob 研究院、DIGITIMES、比亚迪半导体公告、英飞凌、开源证券研究所

表4：2025 年国内纳米银烧结设备市场规模为 30 亿元，2022-2025 年市场规模 CAGR=59%

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碳化硅市场规模

（亿元）

每扩产 10 万个碳

额（亿元）

纳米银烧结设备

域市场（亿元）

数据来源：Trendbank、集微网、士兰微公告、开源证券研究所

5、受益标的

【宇环数控】

公司是国内稀缺的高端数控机床研发制造企业，专注金属和非金属材料的精密 磨削和切磨设备。包括研磨抛光机、五轴数控磨床，用于消费电子、新能源汽车零 部件、半导体。

在超硬材料加工领域技术积累深厚，加工精度可以与国外先进水平媲美，2016 年已开发出蓝宝石精密加工设备。公司直接对标日本，应终端用户需求开发碳化硅 设备，应对衬底片和研磨片的切磨抛环节。

【快克股份】

公司是国内电子装联设备龙头，电子装联属于微电子封装的二级封装，锡焊为 电子装联核心工艺。公司的主业精密锡焊设备在中高端市场全球领先，2021 年精密 锡焊设备业务毛利率高达 55%。

凭借微电子封装领域的技术、公司首先将精密焊接下游应用拓展至新能源，设 备应用于 IGBT 功率模块焊接，得到多家头部客户认可。其后公司又向上切入一级 封装领域的 IGBT 芯片以及 SiC Mosfet 芯片封装（主流制程在 350nm 以上），真空 共晶炉已实现少量销售，纳米银烧结设备打破海外垄断。未来公司将持续拓展先进 封装工艺、更先进制程范围的芯片封装设备，打开长期成长空间。

6、风险提示

车用碳化硅器件渗透进度不及预期、碳化硅光伏逆变器渗透不及预期、国内设 备厂商研发、产业化进度不及预期。

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