（报告出品方/作者：东北证券，刘军）

1. 公司概况：国内长晶设备龙头，材料+设备双轮驱动
1.1. 股权结构稳定，积极推动员工持股计划

公司股权结构稳定。曹建伟先生、邱敏秀女士直接持有公司 5.64%的股份，通过绍 兴上虞晶盛投资管理咨询有限公司持有公司 47.46%的股份，合计直接及间接持有 本公司 53.1%的股份，为公司实际控制人。何俊先生与何洁女士为实际控制人的一 致行动人。


核心技术人员占据主要份额，人才技术仍为重点。公司 2022 年 9 月 15 日发布员工 持股计划，本次持有人认购持股计划份额为不超过 4,797.5740 万份，占本员工持股 计划比例上限为 95.93%；预留认购持股计划份额为不超过 203.7471 万份，占本员 工持股计划比例上限为 4.07%。本持股计划持股规模不超过 175.2390 万股，约占本 员工持股计划草案公告日公司股本总额 130,782.8097 万股的 0.1340%。解锁期， 本 持股计划本次所获标的股票分两期解锁，锁定期分别为 12 个月、24 个月。业绩考 核目标：第一个解锁期，以 2021 年净利润为基数，2022 年净利润增长率不低于 50.00%；第二个解锁期，以 2021 年净利润为基数，2023 年净利润增长率不低于 70.00%。


定增募资完善半导体产业链布局。2022 年 7 月公司新增股份上市，公司拟投入 7.5 亿用于建设 12 英寸集成电路大硅片设备测试实验线项目，半导体行业技术迭代较 快，对每个环节材料的参数和工艺性能的验证，较大程度依赖于下游客户，实验线 的建设将对公司设备研发生产形成积极影响；5 亿元用于建设半导体抛光和减薄设 备产能，项目设计年产 35 台半导体材料减薄设备、年产 45 台套半导体材料抛光 设备，解决产能瓶颈，助力国产半导体设备自主可控。

1.2. 发展历史:深耕长晶技术研发应用，厚积薄发助力半导体自主可控

“设备+材料”双轮驱动，平台化布局硅+碳化硅+蓝宝石三大业务。公司专注于“先 进材料、先进装备”的高新技术企业，围绕碳硅、碳化硅、蓝宝石三大主线，针对 长晶、切片、抛光、外延等多个核心环节进行设备研发，并逐步延伸到相应材料领 域。公司依托单晶炉业务开启高速成长之路，并针对关键耗材提前布局切入双轨经 营模式，持续投入研发保持设备领先性，对碳化硅业务完成设备+材料双重布局。 设备端，公司在光伏和集成电路领域等泛半导体领域持续研发关键设备，主要包括 全自动晶体生长设备（直拉单晶生长炉/区熔单晶炉）、晶体加工设备（单晶硅滚磨 机、截断机、开方机、金刚线切片机等）、晶片加工设备（晶片研磨机、减薄机、抛 光机）、CVD 设备（外延设备、LPCVD 设备等）、叠瓦组件设备等。同时在半导体 领域，公司成功研发 12 英寸双轴减薄机，深耕国产半导体设备自主可控；在碳化硅 领域，公司目前产品主要有碳化硅的长晶、抛光、外延设备，同时实现碳化硅外延 设备批量出货；在蓝宝石领域，公司具备 LED 照明衬底材料和窗口材料所需的蓝宝 石晶锭、晶棒和晶片的生产能力。公司设备产品主要应用于集成电路、太阳能光伏、 工业 4.0 等多个领域。

材料端，公司在光伏领域围绕石英坩埚、金刚线等关键耗材，积极布局产能。近年 来在不断保持设备领先性的优势下，公司在上下游相关领域积极研发。包括研发合 成砂石英坩埚、新一代金刚线等产品，实现差异化创新。在蓝宝石领域，公司大尺 寸蓝宝石晶体生长工艺和技术已达到国际领先水平，目前已成功生长出全球领先的 700kg 级蓝宝石晶体，并实现 300kg 级及以上蓝宝石晶体的规模化量产；在碳化硅领域，2022 年 8 月 12 日，公司通过自有籽晶经过多轮扩径，成功生长出 8 英寸 N 型碳化硅晶体，解决了 8 英寸碳化硅晶体生长过程中温场不均，晶体开裂、气 相原料分布等难点问题，破解了碳化硅器件成本中衬底材料占比过高的难题，为大 尺寸碳化硅衬底的广泛应用打下基础。首颗 8 英寸 N 型碳化硅晶体晶坯厚度 25mm， 直径 214mm，标志着公司碳化硅产品步入 8 英寸时代，目前碳化硅主流应用仍为 6 英寸，8 英寸尚未形成产业化，标志着公司具有“设备+材料”的双重优势。同时， 公司建立 SiC 长晶和加工中试线，实验线产品已通过下游部分客户验证助力第三代 半导体材料国产化进程。


1.3. 高研发投入，打通长晶技术多领域协同应用

研发费用持续提升，科技创新为第一驱动力。公司持续投入研发，2022 年以来已经 累计投入研发 5.1 亿元。目前已建设 6 英寸碳化硅晶体生长、切片、抛光环节的研 发实验线，研发产品已通过下游部分客户验证，通过加强技术创新和工艺积累，缩 短与国外厂商的差距。公司内部建立了 4 个研发中心，其中 1 个海外研发中心，9 个专业研究所，2 个专业研发部和 2 个专业实验室。2021 年公司研发投入 35,357.84 万元，占营业收入比例为 5.93%，相较 2020 年同比增长 55.65%。2021 年公司新增 获授权的专利 72 项，其中发明专利 9 项。截止 2021 年 12 月 31 日，公司及下属子 公司共有有效专利 512 项，其中发明专利 66 项。

公司为晶体生长设备龙头，深耕产业链多元发展。公司凭借多年对缺陷原理的理解 和应用，将晶体生长设备扩展到光伏、半导体、蓝宝石和碳化硅三大领域。在晶体 生长方面，由于碳化硅晶体采用物理气相传输（PVT）的生长方法，具有以下特点： 1）碳化硅需要在高温（2,100℃-2,300℃）、真空环境中生长，相比硅晶体和蓝宝石 晶体生长材料的生长温度更高，对温场稳定性的要求更高； 2）高温下碳化硅原料为非同比例升华，坩埚内部的硅碳比控制也是晶体生长的关键； 3）碳化硅存在 200 多种同质异构体，在密闭的高温石墨坩埚中生长，无法即时观 察晶体的生长状况，容易产生异质晶型，影响良率，因此长晶是碳化硅衬底制备的 关键环节。在晶体生长工艺方面碳化硅晶体与硅单晶、蓝宝石晶体的技术路线有所 差异具体如下：


碳化硅晶体生长-物理气相传输(PVT)

工艺：晶体生长是固体-气体固体的物理过程；生长温度一般在 2,200℃以上。坩埚 底部的碳化硅原料在高温下升华，气体通过扩散和热对流运输到在坩埚顶部的低温 籽晶处，重新凝聚为碳化硅晶体。

晶体硅生长-直拉法(CZ)

工艺：晶体生长过程是固体-液体 -固体的物理过程：将装在 高纯度石英坩埚中的 硅料 加热到 1,450℃以上熔化， 然后将籽晶插入熔体表面 进行熔接，同时转动籽 晶， 再反转坩埚，籽晶缓慢向 上提升，经过引晶、放肩、 转肩、等径生长、收尾 等 过程，生长出单晶棒。

蓝宝石晶体生长-泡生法(KY)

工艺：晶体生长过程是固体-液体-固体的物理过程：将氧化铝原料放在坩埚中加热 至 2,050℃及以上，使籽晶接触熔液，待籽晶稳定后缓慢向上拉升形成晶颈，通过 精细的降温缓慢冷却形成晶锭。

晶体生长技术具备关联性，协同技术延伸至碳化硅等新领域。公司凭借多年对长晶 技术的积累和应用逐步推广到碳化硅等全新领域。公司作为单晶炉龙头已经在光伏 和半导体领域占据较高市场份额，依靠多年的技术积累拓展运用至蓝宝石业务，目 前正在稳定出货。同时在 22 年的定增中移出了年产 40 万片碳化硅计划但是公司进 军碳化硅业务的大方向没有变化，目前公司已成功生长出行业领先的 8 英寸碳化硅 晶体。


1.4. 业绩稳定增长，在手订单确定未来业绩

光伏行业景气度有望延续，业绩稳定高增。2017 -2021 年,公司营业收入由 19.49 亿 元增至 59.61 亿元，归母净利润由 3.87 亿元增至 17.12 亿元。2022 年前三季度，公 司实现营业收入74.63亿元，归母净利润20.09亿元，同比分别增加86.96%和80.92%。 前三季度营收和净利润已超 21 年全年业绩，主要原因受益于 2022 年以来下游硅料 硅片厂的竞争性扩张。公司作为上游长晶设备龙头厂商，充分受益此次扩产潮。

费用管控良好，设备利润率持续修复。公司为保持设备领先性，持续加大研发和设 备投入，确保材料+设备双重领先。除研发费用外，销售费用、管理费用和财务费用 基本维持在较低水平或下降趋势，对于 2022 前三季度费用率分别为 0.43%，2.7%和 -0.1%，对比 2021 年分别-0.08pct，-0.65pct 和+0.13pct。晶体生长设备毛利率相对较 高，目前基本稳定在 40%左右，2018-2021 前三季度该业务毛利率分别为 43.62%、 38.13%、40.52%、42.26%；智能化加工设备毛利率基本稳定在 37%左右，2018-2021 前三季度该业务毛利率分别为 37.85%、35.36%、37.10%、37.73%。后续设备收入口 径合并，2021 年及 2022H1 公司设备及其服务毛利率分别为 42.61%和 42.49%，维 持在较高水平。


在手订单持续增加，未来业绩确定性高。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，截至 2022 年 9 月 30 日，公司未完成晶体生长设备及智能 化加工设备合同总计 237.90 亿元，其中未完成半导体设备合同 24.6 亿元。在手订 单量有效支撑公司未来的业绩，公司作为国内长晶龙头其设备具备领先性，在大尺 寸热场兼容性上具备优势，叠加光伏大尺寸产能的结构性短缺，有望持续提升订单 转化率。

2. 光伏：核心布局长晶切片，向后道延伸打造平台化设备供应
2.1. 行业趋势：硅料进入下行预期，大尺寸渗透率有望持续提升

2.1.1. N 型渐成主流，大尺寸+薄片化趋势明显

N 型电池渐成主流， 薄片化持续推进。目前 P-PERC 电池面临效率天花板，效率进 展已经放缓。在光伏硅片领域，2015 年以来单晶硅凭借更高的转化效率优势和不断 降低的成本优势市占率不断提升。在降本增效的核心逻辑下，光伏行业不断开发和 应用大尺寸硅片的趋势，光伏硅片的尺寸从 20 世纪 80 年代的 100mm 增大到 2019 年的 210mm，叠加高拉速、复投拉晶以及大热场等新技术应用，设备持续迭代，使 得光伏硅片成本不断下降。目前，PERC 的主流厚度为 150 微米，TOPCON 为 140 微米而 HJT 仅为 130 微米，并且向更低厚度进发。

大尺寸趋势明显，182/210 渗透率快速提升。自 2018 年以来光伏尺寸持续上升，从 2020 年主流的 166 发展到目前主流的 182 尺寸。硅片大尺寸化有助于带来规模化效 应有助于硅片、电池片、组件产品和终端 BOS 等环节的成本摊薄。根据 TrendForce 统计，2020 年 166 硅片产能占比约为 40.55%，而 182/210 合计占比不足 5%。但是 2021 年两者合计占比达到了约 49%，预计 2022 年 182 和 210 硅片产能占比已经高 达 83%。182 及 210 已成为当前主流尺寸，其中 182 占比 50.86%而 210 占比仅为 32.25%。我们认为在光伏大尺寸+薄片化的趋势下，210 尺寸的渗透率有望迎来快速 提升，成为新的主流尺寸。同样，电池片作为硅片环节的直接下游，2022 年 182 及 210 合计产能占比约为 82.51%，而 210 占比为 47.83%，仍然具备发展潜力。

大尺寸炉径单晶炉仍有较高成长空间。通常情况下，M10 硅片需要拉制出 10 英寸 的硅棒，对应于石英坩埚的尺寸为 30 英寸及以上，G12（210）硅片则需要 12 英寸 硅棒，较好适配 12 英寸硅棒则需要 36 英寸以上的石英坩埚。兼容的石英坩埚尺寸 又与单晶炉炉径相关，目前老旧产能兼容极限为 182 产能，1400mm 炉型的单晶炉 可以兼容 12 英寸拉棒，但是考虑效率良率，则需要 1600mm 炉型的单晶炉才能较 好的生产210硅片。根据公开资料整理，当前全市场1600mm的单晶炉约对应200GW 产能，若未来 210 成为主流尺寸，则硅片环节可能出现结构性短缺，同时老旧产能 的升级也会带来良率问题增加成本。市场上仅三到四家能提供 1600 单晶炉，同时公 司作为龙头企业，紧握中环等优质客户资源，较早布局 1600 单晶炉同时提供完善的 售后服务，因此在整体硅片投资额向下的情况下，有望继续受益大尺寸需求提升。


2.1.2. 公司核心布局长晶切片环节，大尺寸渗透值得期待

光伏硅片生产流程：拉晶、截断、开方、磨面倒角、切片、清洗和分选测试。硅片 制造属于光伏上游环节，为电池片的前道工艺。该环节上公司产品覆盖全自动单晶 炉、环线截断机、环形金刚线开方机、滚圆磨面一体机、金刚线切片机和脱胶插片 清洗一体机等，协同客户在行业内率先开发并批量销售 G12 技术路线的单晶炉、智 能化加工设备、叠瓦自动化产线的厂商。

重点布局长晶和切片环节，设备领先性为第一竞争力。长晶和切片环节涉及单晶炉 和切片机设备，两者价值量合计占硅片设备的 70%左右，为硅片端的核心设备。单 晶炉方面，公司 2007 年出国国内首台全自动直拉式单晶炉，目前全自动单晶炉系列 产品被四部委评为国家重点新产品，并入选国家半导体器件专用设备领域企业标准 “领跑者”榜单，具备设备领先性。市占率方面，公司在除隆基外市场可达 90%， 全市场占有率在 60%-70%左右，为该领域绝对的龙头企业，目前单晶炉产品已累积 下线 25000 台。切片机方面，2020 年公司成功向市场批量供应新一代切片机，为国 内第一款批量供应针对 G12 大尺寸的专用金刚线切片设备，具备高线速、高承载、 高精度切割能力，目前累计出货已超千台。


2.2. 长晶环节布局：大尺寸兼容优势明显，石英坩埚有望量价齐升

2.2.1. 设备端：单晶炉龙头企业，迭代升级新产品提升竞争力

直拉法为当前主流技术路线，精密控制为核心壁垒。直拉法半导体级硅片制造对于 晶体技术指标（微缺陷水平、金属含量、氧含量等）具有极高的精密控制要求，晶 体生长设备及生长工艺设计方案需完美实现与客户技术指标需求的对应及匹配。由 于晶体生长是一个复杂的多物理场强耦合系统，生长原理涉及多学科交叉，通常在 高温、高真空及工艺气氛状态中运行，生长过程动态变化并时刻伴有复杂的物理作 用及化学反应，为有效控制晶体技术指标，需对设备内的气流、气压、晶体生长工 艺参数（如籽晶及坩埚的转速及拉晶速度等）、热场温度梯度、液面距、设备设计的 合理性、真空密封性及传动机构等多重因素精密控制，晶体生长技术壁垒较高。

直拉法(CZ 法)。直拉法为目前国际大尺寸硅片的主流生长技术路线，具有生长速度 快、单炉产量高、晶体直观可控、设备技术方案成熟等特点。为克服硅熔液对流对 晶体生长过程带来的不利影响，有效实现氧含量及微缺陷控制，通常采用外加强磁 场的技术方案。 工艺原理：将高纯度的多晶硅在石英坩埚中进行高温熔化，然后将单晶硅籽晶插入 熔体中进行熔接，通过转动籽晶和坩埚，经过引晶、缩颈、放肩和收尾等步骤形成 单晶硅棒。 区熔法(FZ 法)。由于区熔法不需要坩埚，而是在气氛或真空炉中进行，产品的纯度 更高，不易受氧、碳等杂质影响，因此区熔硅片常用做 IGBT 功率半导体器件的原 材料。主要缺点为熔体与晶体界面复杂、成本较高，且受制于生长方法，制备大尺 寸单晶硅棒难度较大，目前占市场份额较小。 工艺原理：区熔法是利用热能在多晶硅锭的一端产生熔区，熔接单晶籽晶，再通过 调节温度使得熔区缓慢向上移动，生长成晶向与籽晶相同的单晶硅棒，具体工艺分 为水平区熔法和立式悬浮区熔法。

单晶炉为长晶的核心设备，公司龙头地位稳固。单晶炉通常在惰性气体（氮气、氦 气为主）环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化并通过直拉法生长无错位单 晶。单晶直径在生长过程中可受到温度，提拉速度与转速，坩埚跟踪速度与转速， 保护气体的流速等因素的影响。其中温度-主要决定能否成晶；速度-影响到晶体的 内在质量；热场的温度分布-长晶缺陷及生长质量。因此热场大小及温度将直接影响 硅棒及硅片质量。公司光伏单晶炉领域龙头地位稳固。目前单晶炉主要供应商包括 晶盛机电、连城数控、北方华创、京运通等；新玩家包括奥特维(控股子公司松瓷机 电)等。客户结构来看，晶盛机电为隆基股份之外硅片企业最主要的单晶炉供应商， 核心客户为另一硅片龙头中环股份，同时凭借设备领先性不断提升在其他硅片企业 市占率。


公司单晶炉历史沿革：第一代：全自动单晶炉。2006 年，公司推出第一代全自动单 晶炉；2007 年 4 月公司成功研制出国内首台全自动直拉式单晶硅生长炉（TDR80AZJS 型）并销售给有研硅股，打破长晶设备被国外企业垄断的竞争格局；2008 年 3 月公司成功研制出当时国内规格最大的全自动直拉式单晶硅生长炉（TDR120A-ZJS 型），结束了长期以来 12 英寸大规格单晶硅生长炉设备依赖国外进口的格局；第二 代：高拉速+超级水冷套技术的单晶炉。2009 年 9 月公司研制出应用水冷夹套技术 的 TDR95A-ZJS 型单晶硅生长炉，该产品可显著提高单晶硅生长速度、降低能耗。 根据中国电子材料行业协会、中国电子专用设备工业协会出具的《科学技术成果鉴 定证书》，该产品能够提高晶体生长速度 30%，缩短拉晶周期约 15%，降低拉晶单 位能耗 20%左右；第三代：复投拉晶+大热场技术单晶炉。2013 年公司研发出复投 器+大热场，开创第三代 RCZ 高产单晶炉；第四代：自动化+智能化单晶炉。硅片薄 片化、大尺寸是光伏技术进一步发展的趋势，公司推出了基于 G12 的第四代自动化、 智能化技术的全自动单晶硅生长炉。

2023 年即将发布：第五代单晶炉-开放性+可编程线性+自定义工艺平台（Software Defined Process, SDP）。SDP 是参照 SDN（Software Defined Network）提出的一种 新型设备控制架构，其核心在于将控制层与数据业务层分离开来，从而实现了客户 工艺制程的灵活控制，为用户制程的创新提供了良好的平台。系统定义核心工艺模 型和控制接口，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 以利用平台的数据接口，将自己的特殊制程工艺制作成特定的模块，利用架构平台 调用，同时也可以实现造设备与用设备层面的特定分离，更好地推动客户的个性发 展。

2.2.2. 材料端：石英坩埚供需缺口日渐明显，领先布局收获可期

电弧法是制备石英坩埚的主流制备技术，坩埚呈现内外双层结构。石英坩埚是用来 装放多晶硅原料（工作中原料处于熔化状态的硅液）的一次性石英器件，为单晶拉 制以及单晶品质提供保障，是单晶拉制系统的关键辅料之一。早期的石英坩埚是全 透明的结构，这种透明的结构容易导致不均匀的热传输条件，增加晶棒生长的难度， 且均匀的结构对高品质的高纯石英砂需求较大，成本较高。目前主流电弧法制备的 石英坩埚为半透明状，有内外两层结构，外层是高气泡密度的区域，称为气泡复合 层。气泡复合层受热较均匀，保温效果较好；内层是一层 3-5mm 的透明层，称为气 泡空乏层。气泡空乏层的存在使坩埚与溶液接触区的气泡密度降低，从而提高单晶 生长的成功率及晶棒品质。


高纯石英砂为主要成本，石英坩埚有望迎来量价齐升。杂质的引入对单晶性能和成 品率构成直接的影响。目前高纯石英砂分为低端（3N）、中端（4N）、高端（4N8） 和超高纯（5N2）。国际公认的高纯石英砂以美国尤尼明公司 IOTA-CG 为标准。随 着硅片大幅扩产，高纯石英砂供需偏紧价格不断走高，同时大尺寸化加大了耗砂量。

多点布局石英坩埚产能，大尺寸坩埚逐步放量。公司自 2017 年开始分别在浙江绍 兴、内蒙包头和宁夏银川布局石英坩埚的研发与生产。当前公司石英坩埚重点布局 集中在宁夏银川，由控股子公司浙江美晶的全资子公司宁夏鑫晶新材料有限公司负 责，宁夏鑫晶石英坩埚生产项目及扩产项目总计规划 36 条石英坩埚生产线，均具备 大尺寸石英坩埚生产能力，在当前时点，石英坩埚作为关键耗材供需偏紧，公司锁 定海外高质量石英砂保障坩埚生产，随着产能爬坡将成为公司全新业务增长极。

2.3. 切片环节：布局金刚线切片机，新一代金刚线耗材投产

2.3.1. 设备端：金刚线切片机不断突破，出货量超千台


金刚线切片机具备高线速优势。在硅片切割过程中，金刚线网的线速度在 4 秒内从 静止状态加速至 2,400 米/分钟（折合 144 公里/小时），并持续运行 30 秒后，再 在 4 秒内减速至 0 米/分钟；随后反向加速至 2,400 米/分钟，持续运行 30 秒后， 再减速至 0 米/分钟；金刚线网如上往返高速运动切割硅棒。对比砂浆切割单位硅 料产出增加约 20%，目前已经成为主流光伏硅片切割方式。 金刚线切割设备布局逐步完善，切片技术协同应用多元领域。除开光伏领域的应用， 金刚线切片机在蓝宝石和半导体硅片等硬脆材料切割同样具有重要意义。目前公司 研发出了光伏硅、半导体硅、蓝宝石三大领域的晶体切片设备，满足 4 至 12 英寸多 规格的高质量切片需求。同样，对后续的截断开方环节，公司也做了多元延伸积极 布局了半导体环线截断机、蓝宝石多线开方机、蓝宝石截断机等，进一步完善平台 化布局。

2.3.2. 材料端：新一代金刚线产品投产，差异化设计值得期待

金刚线位于光伏产业链上游。光伏产业链主要包括硅料、硅片、晶硅电池片、光伏 组件、光伏发电系统 5 个环节。上游为硅料的采集、硅片的生产环节；中游为晶硅 电池片、光伏组件的生产环节；下游为光伏发电系统的集成与运营。其中，硅片切 割是切片生产环节的主要工序，电镀金刚石线（简称“金刚线”）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。 电镀金刚线为当前主流，细线化推动钨丝金刚线。电镀金刚石线是用电镀的方法在 钢线基体上沉积一层金属镍，金属镍层内包裹有金刚石颗粒，使金刚石颗粒固结在 钢线基体上，从而制得的一种线形超硬材料切割工具。2021 年 H1 的金刚线母线主 流直径为 42-47μm, 目前已经下降到 36-40μm, 部分厂商引进钨丝金刚线实现母 线 32μm 的金刚线切割。高碳钢丝极限线径约为 35μm，随着硅片的进一步薄片 化，金刚线细线化或将面临瓶颈。而钨丝钢线具备高破断拉力值、低电阻率和高耐 腐蚀能力有效解决细径化瓶颈但成本较高，后续有望通过规模效应降本放量。


公司新一代金刚线项目投产，设备材料相结合助力价值最大化。目前光伏领域金刚 线的主流线径在 37-42μm，对应 M10 和 G12 的 A 品率仍能保持在 90%以上，足以 满足现阶段硅片厂生产并且细径化的持续或将进一步打开降本空间。根据 PVinfoLink 测算，182 硅片综合耗线量约 3.5-4m/片，210 硅片综合耗线量 4.8-5.3m/ 片，折合单瓦耗线量约为 0.46-0.53 米。预计到 2022 年末金刚线产能约为 33500 万 公里。2022 年 11 月公司新一代金刚线生产项目在上虞投产，同时公司金刚线切片 机历经两次技术迭代升级，设备性能和功能均得到大幅提升，结合自研的核心耗材 金刚线产品，形成切片设备加核心耗材的综合能力。

2.4. 光伏硅片设备市场空间测算

2022 年和 2023 年新增硅片设备市场空间约为 305 亿元和 223 亿元。当前光伏领域， 硅料和硅片环节面临产能过剩问题，随着 2022Q4 产能逐步释放，硅料价格开始腰 斩。因此，我们认为 2022 年为硅片设备投资高点，但是在大尺寸尤其是 210 产能上 仍然欠缺，目前 1600 单晶炉对应产能仅 200GW，公司作为龙头企业在大尺寸趋势 下仍然有望持续收益。

测算假设/条件如下：

1）2020-2023E 单晶炉存量升级比例分别为当年硅片产能的 5%/7%/10%/12%

2）2019-2023E 截断机、开方机、磨倒一体机的价格相对稳定

3）国外硅片产能相对稳定 ，2023E 预计硅片产能 700GW

4）随着更多 1600 等大炉径投产，单 GW 所需单晶炉数量下降

3. 半导体自主可控需求旺盛，持续创新为核心竞争力
3.1. 行业趋势：晶圆厂持续扩产，12 英寸大硅片产能存在缺口


2022 年全球半导体设备规模或达 1005 亿美元。自 2017 年以来全球半导体设备市场 持续增长，由 2017 年的 507 亿美元增至 2021 年的 923 亿美元，增长近 82.05%，中 国大陆市场占比也从 12%提升至 28%。从量价角度，2019-2021 全球硅片出货持续 提升，根据 SEMI 数据显示 2021 年全球半导体硅片市场规模达到 126 亿美元。 半导体硅片大尺寸演变，2021 年 12 英寸占比或达 68.47%。2008 年以前，全球半 导体硅片中 8 英寸占比最高；2008 年 开始 12 英寸硅片首次超过 8 英寸硅片的 市场份额，这主要得益于移动通信、计算机等终端市场持续高速发展。12 英寸硅片 出货面积自 2000 年以来市场份额逐步提高，从 9,400 万平方英寸扩大至 2021 年 的 95.98 亿平方英寸，市场份额从 1.69%大幅提升至 68.47%，成为半导体硅片市 场主流的产品，预计到 2022 年市场份额将接近 70%。

国内 12 英寸大硅片产能存在缺口。供给端，中美贸易争端日趋激烈，国内现在处 于普及 8 英寸的阶段，但 28nm 以及 14nm 制程工艺的下游应用价值量更高，例如 功率器件、各类芯片、计算机、移动计算通讯等领域普遍需要使用 12 英寸大硅片。 根据下表统计，五家主要企业合计产能约为 77 万片/月。需求端，2015 年至 2021 年 中国硅片市场从 4.3 亿美元增长至 16.5 亿美元，年均复合增长率为 25.5%，远高于 全球硅片市场的 9.85%。根据 NSIG 预测，2025 年中国市场需求量可达 200 万片/ 月，中国 300mm 半导体硅片存在巨大缺口。


3.2. 前道硅片设备多环节打通，大尺寸确立设备领先性

半导体硅片生产流程：拉晶、滚磨切断、线切割、倒角、研磨、腐蚀、热退火、边 缘抛光、双面抛光、最终抛光、清洗、检测、外延等步骤和工艺环节。硅片制造过 程中涉及到多种生产设备，拉晶、成型和抛光是保证半导体硅片质量的关键环节， 涉及包括单晶炉、滚磨机、切片机、倒角机、研磨设备、CMP 抛光设备、清洗设备、 检测设备等多种生产设备。

公司积极布局前道硅片，并向封装市场延伸。半导体设备主要分为硅片制造、芯片 制造、封装制造三大主要环节设备。公司主要布局用于半导体晶体的生长和加工的 于硅片制造环节设备，同时在部分工艺环节布局至芯片制造和封装制造端。在半导 体 8-12 英寸大硅片设备领域，公司产品在晶体生长、切片、抛光、CVD 等环节已 基本实现 8 英寸设备的全覆盖，12 英寸长晶、切片、研磨、抛光等设备也已实现批 量销售。同时在 8-12 英寸减薄机上不断突破向封装端进军。

公司半导体单晶炉性能优异，领先布局第四代半导体材料。公司持续推进 12 英寸 大硅片设备的下游验证和推广，不断进行技术积累。公司半导体单晶炉在热场兼容 性上可达到 28-36 英寸兼容，达到国际领先水平，有效助力半导体大硅片设备的国 产化进程，并将逐步实现12英寸硅片设备的自主可控。目前市场占有率在10%-15%， 较龙头 S-TECH Co., Ltd 的 40%仍有较大的替代空间。同时公司成功研发第四代半 导体材料 MPCVD 法金刚石晶体生长设备，进一步丰富半导体晶体生长装备产品体 系，确保了设备的领先性。 发布定增扩大半导体设备产能。募投项目中的年产 80 台套半导体材料抛光及减薄 设备生产制造项目涉及新增产能，在原有 8 英寸减薄、抛光设备批量制造的基础上 新增 8-12 英寸减薄机、边缘抛光机、双面抛光机、最终抛光机的规模化生产，提 高公司在高端精密零部件的生产能力，提升 8-12 英寸减薄和抛光设备产能，建成 后将形成年产 35 台/套减薄设备与 45 台/套抛光设备的产能，当前半导体行业紧 跟国产自主可控趋势，预计项目投产后为公司业绩带来较大增量。

3.3. 创新突破：扩产减薄抛光设备，12 英寸双轴减薄机蓄势待发

减薄抛光为硅片平坦化的重要环节。公司在 8-12 英寸半导体硅片制造上逐步实现国 产化自主替代。目前公司的 12 英寸双轴减薄机，立项到成功下线历时 9 个月，研发 周期缩短 50%，得益于原有的 8 英寸单/双轴减薄机和12 英寸单轴减薄机设备积累， 助力公司完善半导体设备产业链。

3.4. 碳化硅：第三代半导体材料，聚焦前沿技术领域

3.4.1. 行业：功率器件下游应用逐渐成熟

碳化硅衬底可分为半绝缘型和导电型。碳化硅晶体主要应用于射频器件（半绝缘型 衬底）及功率器件（导电型衬底）领域。碳化硅射频器件（半绝缘型衬底）应用于 5G 通信、卫星、雷达等国防军工领域；碳化硅功率器件（导电型衬底）应用于新能 源汽车、光伏逆变、轨道交通、工业、家电、智能电网、航空航天等领域，涉及领 域较广，同时光伏逆变和新能源汽车等领域处于高速增长阶段，也是当前国内碳化 硅厂的主要目标领域。从尺寸看， 导电型衬底应用的碳化硅二极管以及碳化硅 MOSFET 国内主流量产在 6 英寸及以下，而国外主流厂商已实现 8 英寸衬底量产 应用，如 2010 年至 2011 年，美国科锐公司、德国 SiCrystal 已实现碳化硅 MOSFET 器件的发布及量产，通过向意法半导体等客户供应导电型衬底；半绝缘型衬底主要 应用的碳化硅射频器件也属于类似情况，国内实现 6 英寸量产应用，国外实现 8 英 寸量产，2020 年美国Ⅱ-Ⅵ半绝缘型碳化硅衬底市占率为 35%，市占全球第一。


第三代半导体有望开启新一轮技术升级。由于碳化硅具有禁带宽度大、热导率高、 临界击穿场强高、电子饱和漂移速率高等特点，可以满足高温、高压、高频、大功 率等条件下的应用需求，可广泛应用于新能源汽车、光伏、工控、射频通信等领域， 随着下游行业快速发展，以碳化硅为代表的第三代半导体市场迎来高速发展。 以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率器件具有优越的电气性能 具体如下： ①耐高压。碳化硅的击穿电场强度是硅的 10 余倍，使得碳化硅器件耐高压特性显 著高于同等硅器件。 ②耐高温。碳化硅相较硅拥有更高的热导率，使得器件散热更容易，极限工作温度 更高。耐高温特性可以带来功率密度的显著提升，同时降低对散热系统的要求，使 终端可以更加轻量和小型化。 ③低能量损耗。碳化硅具有 2 倍于硅的饱和电子漂移速率，使得碳化硅器件具有极 低的导通电阻，导通损耗低；碳化硅具有 3 倍于硅的禁带宽度，使得碳化硅器件泄 漏电流比硅器件大幅减少，从而降低功率损耗。

碳化硅生产核心仍为长晶和切片。长晶环节，将高纯碳化硅微粉和籽晶分别置于单 晶生长炉内圆柱状密闭的石墨坩埚下部和顶部，通过电磁感应将坩埚加热至 2,000℃ 以上，控制籽晶处温度略低于下部微粉处，在坩埚内形成轴向温度梯度。碳化硅微 粉在高温下升华形成气相的 Si2C、SiC2、Si 等物质，在温度梯度驱动下到达温度较 低的籽晶处，并在其上结晶形成圆柱状碳化硅晶锭。切片环节，将制得的碳化硅晶 锭使用 X 射线单晶定向仪进行定向，之后磨平、滚磨，加工成标准直径尺寸的碳 化硅晶体。使用多线切割设备，将碳化硅晶体切割成厚度不超过 1mm 的薄片。

碳化硅单晶炉长晶方式

物理气相传输（PVT）：在高温区（>2000℃）将 SiC 粉末升华，将 SiC 气体沿着 温度梯度输送，在较冷的尾部 SiC 籽晶凝聚为晶体 工艺：目前国际主流大规模应用的晶体生长方法，具有技术方案成熟、生长过程简 单、设备成本低等特点。技术难点主要为大尺寸衬底制备缺陷水平控制及良率提升 高温化学气相积淀（HTCVD）：将 SiH4、C2H4 等反应气体通过载气从反应器的底 部通入，在中部热区发生反应并形成 SiC 簇，升华至反应器顶端籽晶处生长，工艺 温度为 1800-2300℃ 工艺：可制备高纯度、高质量的半绝缘型碳化硅晶体，具有工艺参数可调性、产品 多样性等优势。受晶体生长设备、高纯气体成本较高、生长工艺尚未成熟等因素制 约，商业化进展缓慢，未实现大规模应用 液相外延（LPE）：在 1800℃的温度下碳硅溶液共溶，从过冷饱和溶液中析出 SiC 晶体 工艺：目前技术成熟度仍相对较低，具有质量高、易扩径、易实现稳定的 P 型掺杂、 长晶过程可观测等特点，有望成为未来制备尺寸更大、结晶质量更高、成本更低的 碳化硅单晶生长方法。

衬底占功率半导体器件 47%的成本，国外垄断大部分份额。现有的功率器件大多基 于硅半导体材料，由于硅材料物理性能的限制，器件的能效和性能已逐渐接近极限， 难以满足迅速增长和变化的电能应用新需求。碳化硅功率器件以其优异的耐高压、 耐高温、低损耗等性能，能够有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要 求。目前功率半导体器件成本中，衬底和外延分别占成本的47%和23%，合计达70%。 从竞争格局来看，美国科锐为市场龙头，根据 Yole 数据显示其 2021 年市占率达 62% 。同时，新能源汽车作为其重要下游，根据 CASA Research 预测，到 2025 年 国内外新能源汽车 SIC/GAN 市场规模约为 45.9 亿元和 100.2 亿元。


3.4.2. 公司布局：拟发布 6 英寸双片式外延设备，衬底晶片达产采购意向

公司突破 8 英寸 N 型 SIC 晶体，双片外延设备蓄势待发。公司 2017 年开始布局碳 化硅业务，到 2020 年建立长晶和加工中试线，SiC 晶体直径也从最初的 4 英寸增大 到如今的 8 英寸，当前主流应用在 6 英寸，公司于 2022 年 8 月成功生长首颗 8 英 寸 N 型 SiC 晶体，缩小国内外技术差距助力宽禁带半导体产业的国产化发展。目前 在碳化硅领域，公司已经建立中试产线，同时客户 A 已与公司形成采购意向，2022 年-2025 年公司将优先向其提供碳化硅衬底合计不低于 23 万片。设备方面，公司已 经开发了碳化硅的长晶、切片、抛光和外延设备，并实现了外延设备的批量销售。 目前公司即将发布 6 英寸双片式外延设备，进一步完善碳化硅领域设备供应能力。

4. 蓝宝石：掌握领先生长技术，逐步爬坡开启放量
公司蓝宝石业务发展历史：公司研发蓝宝石的历史已超 11 年。2011 年首台 KY35S 蓝宝石生长炉研发成功；2017 年国内首颗 300kg 级蓝宝石晶体出炉；时隔 8 个月， 2018 年 450kg 级蓝宝石晶体创该领域研发纪录；2020 年 700kg 级蓝宝石晶体再次 刷新研发纪录；2022 年成功生长高品质红宝石。 蓝宝石物理性质优良，LED 衬底材料为蓝宝石当前主要应用。蓝宝石为 Al2O3 晶 体，工作温度高达 1,900°C。单晶 C 面与 GaN 衬底沉积薄膜间的晶格常数失配 率低，且符合 GaN 磊晶制程中耐高温的要求，因此蓝宝石晶片是制作 LED 的关键 材料。从全球来看，2020 年全球 LED 照明渗透率达 59.00%；从国内来看，禁白 令-逐步淘汰白炽灯，使得国内 LED 对传统灯源的替代需求持续释放。


新型显示技术带动 LED 外延片需求。根据 TrendForce 数据预测到 2025 年， Mini/Micro LED 新型显示带来的 LED 外延片需求量将达到 1011 万片/年。除此之 外，UV LED 同样为 LED 应用的后续发展方向。到 2024 年，UV LED 市场规模预 计将达到 10.2 亿美金，2019-2024 年复合增长率达到 27%。UV LED 的成长也将会 推动 LED 外延片市场需求增长。

5. 盈利预测
1）设备及其服务：2022 年下游硅片厂呈现快速扩张，公司单晶炉业务充分受益； 2023 年后光伏硅片面临产能过剩等问题，但是部分老旧产能无法兼容大尺寸拉晶， 同时公司碳化硅设备将开启放量，预计 2022-2024 年实现营收 92.07、99.44、111.37 亿元 2）材料：2021 年公司材料业务以蓝宝石为主，2022 年公司针对光伏关键耗材石英 坩埚和金刚线进行产能建设开始投产，同时碳化硅材料也在积极建设，因此 2022 年 和 2023 年材料业务收入大幅增长。 3）其他：假设其他业务保持相对稳定，预计毛利率分别为 25.80%、28%和 29%。

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精选报告来源：【未来智库】。