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天富热电:中国的“CREE”

(2006-12-05 22:25:43)
分类: 潜龙出水——陈 股 池
市场的普遍看法是公司是纯粹的热电公司。我们并不否认公司目前的主业为热和电,但公司的SiC晶片等业务将给公司的盈利模式、收益状况和估值带来实质性的改变。本篇报告是在组织了公司对北京的碳化硅分公司联合调研的基础上,为了不冲淡对碳化硅行业及公司对碳化硅晶体研究和生产的分析,只对碳化硅进行分析,其他业务在以前的行业分析中都已提及。

  2006年4季度是公司业绩拐点,四季度由于电价上调的因素单季度的业绩预计为0.11元左右,全年的业绩预计为0.126元左右。明年热电业务提供的业绩有0.36元左右,这样公司电热业务的估值约为4.5元左右,给公司提供了一个稳定的安全底线。

  碳化硅业务是公司具有知识产权的业务之一,碳化硅晶片属于宽带隙半导体材料,是第三代半导体材料,是未来可以替代硅作芯片的材料,将会引起电子行业革命性的变革。目前的主要用途是LED固体照明和应用于高频大功率的无线通讯。手机和笔记本电脑的背景光市场将给碳化硅巨大的需求增长。

  而由于一些特殊方面的应用,国外碳化硅生产企业对中国进行禁运,而碳化硅晶体巨大的技术壁垒又导致中国国内到目前为止仍没有企业能够生产,因此,国内市场严重供不应求。

  天富热电全资子公司——上海汇合达投资管理有限公司(控股51%)与中科院物理所,新加坡G3 Blue Technology Pte Ltd.公司成立了“北京天科合达蓝光半导体有限公司(TankeBlue)”,有机地结合入股三方分别在资金、碳化硅晶体生长技术,X射线衍射技术,现代企业管理和国际市场营销的优势,形成市场竞争力优势。实现规模化生产,进而成为全球主要的供应商。未来公司产品在成本上具有非常大的优势(公司产品的成本约为100美元,而主要竞争对手的成本约为300美元),将给公司产品在国际市场的开拓上占有先机。

  公司的碳化硅项目已于2006年9月动工,标志着产业化的开始。我们预计2007年3月完成设备安装,2007年6月开始量产。

  天科合达公司将依靠碳化硅晶体为制高点,继续通过自主创新,走美国Cree公司的发展之路,延伸碳化硅产业链,把碳化硅行业在中国国内做强作大。

  公司06、07、08和09年每股收益为0.126、0.421、0.863和1.258元。

  根据分业务估值得到公司的目标价格为11.26元。而公司目前的股价只有6.55元,而且考虑到碳化硅晶体的巨大技术壁垒和巨大的市场前景,而公司是国内目前碳化硅晶体生产的唯一企业,以及公司生产成本与全球最大的碳化硅晶体生产企业Cree公司相比具有非常大的竞争优势。

  因此我们给予公司“推荐”评级。

  风险提示:风险来自碳化硅晶片的产业化进程,但公司目前的热电业务将给公司提供一个稳定的安全底线。

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    SiC概况碳化硅(SiC)在市场上的作为商品销售的形式主要有三大类型:碳化硅磨料、碳化硅晶须、碳化硅晶片。

  碳化硅粉磨料,又叫金刚砂。它具有类似金刚石的结构,硬度极大,而且分解温度又很高,所以在工业上大量用作磨料。采用原料为高纯的硅石与灰分较低的石油焦,在高温电阻炉里形成碳化硅块,然后制成粉末状。

  碳化硅晶须是一种高强度胡须状单晶体,它具有高强、高模等诸多优良的机械性能,被广泛应用于金属基、陶瓷基复合材料中,主要用于陶瓷刀具、宇航领域的高温元件等。通常情况下,碳化硅晶须采用气相生长法制备,用有机硅化合物如二甲基硅烷在氢中分解形成的单晶小纤维。

  碳化硅晶片属于宽带隙半导体材料,是第三代半导体材料。具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点,成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料,在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另一方面,以碳化硅做衬底提高了GaN基外延材料中与碳化硅晶格的匹配率,因而不仅发光效率高,节约能源2/3,而且工作寿命可提高10倍以上,而且由于匹配率的提高可以大大降低下游的固定资产投入。加之工作电压低、安全可靠和无污染等,是当前国内外研发的热点。国际上许多大公司,如GE、Osram等,都投入巨资从事碳化硅应用于固体照明的研究和开发。

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    碳化硅晶片用途碳化硅晶片主要有三个用途:第一个应用是作为衬底应用于LED固体照明产业;第二个应用于半导体器件;第三个是应用于作珠宝。

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    国际国内碳化硅生产企业以美国Cree为代表的三家美国公司(Cree、II-VI Inc.和Dow Corning Inc.)占有全球90-95%的产量。其中Cree公司占了全球85%的产量,由于一家独大和产品供不应求,Cree公司控制了国际碳化硅晶片的市场价格和质量标准。

  近年来,美国II-VII公司和Dow Coning公司分别通过企业兼并进入碳化硅晶片生产领域。并计划扩大产能,以增加在急剧增长的碳化硅半导体市场中的市场份额,同时与下游产业外延层晶体生产的公司建立产业联盟。

  国内尚没有提供商业化碳化硅晶片的厂商,目前仅北京天科合达蓝光半导体公司(以下简称“天科合达”或“天科合达半导体”)具有小规模的SiC晶片生产能力。

  面对碳化硅晶片目前的高昂价格和巨大的市场需求以及激剧增长的潜力,在过去的一年里,国内若干研究机构也涉足碳化硅晶体生产的研究,他们从欧洲进口2英寸碳化硅晶体的生长设备,每台生产设备花费50万美元。预期这些研究机构要掌握碳化硅晶体生长技术和达到一定的产品质量和产率还要三年以上。

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    碳化硅晶片的市场情况2005年全球碳化硅晶片的总产量约为25-30万片,晶片的产值约为2.5亿美元,其中约80%为2英寸的碳化硅晶片,其余的为3英寸晶片。4英寸的碳化硅晶片已经面向市场,正形成规模产量。我们预计到2007年,以碳化硅(SiC)硅片为基础材料的半导体行业的全球市场规模将达到22亿美元。

  目前,全球90%-95%的碳化硅晶片是用于光电半导体。碳化硅作为氮化镓外延晶体生长的衬底以制造的光电二极管。2003年,碳化硅衬底的LED产量占了氮化镓光电二极管(LED)总产量的25%,产值5亿美元。

  另一方面,需求增长较快的是碳化硅半导体器件市场,如大功率、高频高功率半导体器件,抗辐射、耐高温(>600℃)的半导体器件等等。这些半导体器件将替代目前使用的硅半导体或者砷化镓半导体器件,属于宽带半导体的高端市场,市场价格高,同时对SiC晶片的质量要求也高。2003年碳化硅(SiC)半导体器件市场的销售额约五千万美元,碳化硅晶片的消耗量约为4万片。我们预计2008年将达到10亿美元。

    大面积、高质量SiC单晶生长的明显进展使近10年来SiC的各种器件不断开发成功。目前,直径2英寸和3英寸的6H及4H-SiC均有商品。虽然在大功率、高频/大功率和高温电子学等方面已证实了SiC的潜在优势,但对于发展先进的SiC电子学仍有许多问题需要解决。目前制约SiC晶片发展的关键点在于晶体生长和晶片的切割和抛光,后者决定了产品的良品率和成本。

  正是由于SiC硬度高,耐高温,熔化及锻制的过程相当费劲,高品质结晶不易培育。单晶生长是用籽晶——升华法在2200℃以上的温度下进行的,一般6H或4H-SiC在面上生长。目前成熟掌握了该技术的公司有美国的Cree公司、Dow Corning公司和Ⅱ-Ⅵ公司,德国的SiCrystal公司,中国仅有天富热电(600509)控股的北京天科合达蓝光半导体有限公司。

  碳化硅单晶在切割的过程中将会产生残片、废片,高的良品率将会减少碳化硅晶片的生产成本。目前切割设备和技术是晶片切割的关键所在,目前较成熟的设备需从日本或美国进口。

  SiC晶片是高技术壁垒,而不是资金壁垒由于SiC晶体生长难度大,造成SiC晶体生长产业化进展缓慢。经过数十年的研究和发展,在全球范围至今只少数的研究机构和几个半导体公司掌握这项技术。

  而SiC晶体项目的投资并不大,比如20万片/年的投资,美国Cree公司大概需要投资1亿美元,而国内天科合达的投资仅需Cree公司的1/4(4万片/年的晶片产能,只需要约4000万人民币)。根据Cree公司的年报,其固定资产约3亿,而其拥有20万片的晶片产能,还有外延,芯片、封装、半导体器件等产业链,可以窥见SiC晶片的投资并不是需要大资金量的投入。

  在SiC晶片生产高技术壁垒下,国外对我国实行封锁SiC晶片作为国家的战略物质,可用于生产大功率、高频高功率半导体器件,抗辐射、耐高温(>600℃)的半导体器件,这些半导体器件将使用在航空航天、卫星、雷达、无线电通讯等国防领域。

  因此,国外对我国研究SiC晶片技术实行封锁。而对SiC的研究关系到国家安全,关系到中国在此领域能否站在世界科技的前沿,只有生产出具有自主知识产权的SiC晶片,才能有效保护国家的安全。

    碳化硅是LED半导体照明产业发展的“芯片”LED半导体照明产业简介及发展方向全球半导体照明市场增长很快,2003年达到规模45亿美元,近几年年均增长率超过20%。作为照明基础的高亮度LED的增长更加迅速,在1995-2004年的十年间年均增长率达到46%,2004年市场规模达到37亿美元。目前,高亮LED主要应用于手机与PDA等背光源、显示屏、汽车、交通信号、景观装饰、特种工作照明等领域,其中手机、PDA等的背光源占高亮LED市场的58%。

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    上游产业是技术资本密集型产业,投资强度大,工艺控制技术难度大。上游产业是整个LED行业的核心和基础,而且也是毛利率最高的部分,世界最大的LED公司日本日亚,美国Cree公司都是在上游产业突破后开始向下游纵深发展的,从而占据行业的主导地位的。

  要想在第三代半导体产业的盛宴中占据一席之地,必须在以SiC晶片为基础的上游产业中取得突破,才能屹立于不败之地。

  蓝光是最有前景的LED光LED分成可见光LED(波长450-780纳米)及不可见光LED(850-1550纳米)。

  在可见光LED部份,若再依亮度来又分为传统亮度LED及高亮度LED,传统亮度LED主要以GaP、GaAsP及AlGaAs等材料做成,主要可发出黄色到红色的光;高亮度LED主要以AlGaInP及InGaN等材料做成,高亮度依不同的材料能做到的发光范围较传统亮度广,目前最热门的蓝光,主要是用GaInN所做的芯片,而未来则非常看好白光LED的市场需求。而白光LED则利用蓝光LED激发YAG萤光粉产生白光的方式最为简单,市场上也最为普遍。

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    衬底是半导体照明产业技术发展的基石半导体照明按产业链结构看,从下游到中游再到上游,技术含量与难度逐渐加大。产业链越往下走,生产企业越多,竞争的激烈程度越大。在产业链中,衬底是半导体照明产业技术发展的基石,竞争的激烈程度较小;而外延片与芯片制造是最具含金量、专利竞争最激烈的环节。衬底作为半导体照明产业技术发展的基石,目前能用于批量生产GaN外延片的衬底材料仅有蓝宝石和碳化硅衬底,其它诸如GaN、Si、ZnO衬底还处于研发或小批量生产阶段,离产业化还有一段距离。

  碳化硅相对于蓝宝石用作衬底更优良外延生长的基本原理是,在一块加热至适当温度的衬底晶片(主要有蓝宝石和SiC两种)上,气态物质In、Ga、Al有控制的输送到衬底表面,生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。氮化镓在蓝宝石衬底上生长,蓝宝石跟氮化镓的热膨胀系数和晶格常数相差很大,长出来的外延层的缺陷很多,这是最大的问题和难关。SiC晶片上生长氮化镓外延就相对容易,然而原料SiC的获得则较难。不同衬底下的外延情况如表所示。

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    碳化硅衬底的LED市场前景广阔2004年SiC晶片的市场规模大约达到25万片-30万片。其中8成以上被用作GaN-LED的衬底。随着GaN-LED市场规模的急剧扩大,SiC晶片的需求也呈增长势头。在SiC晶片市场中,美国的CREE公司独占鳌头。该公司的市场份额有可能会高达85%-90%。该公司同时还自己生产蓝光和白光的GaN-LED芯片,生产规模估计约3.5亿个。目前SiC晶片市场已成为LED强大的牵引力碳化硅未来将有可能替代硅作芯片SiC是将取代Si的第三代半导体材料氮化镓、碳化硅和氧化锌等都是宽带隙半导体材料,器件的工作温度可以很高,比如说碳化硅可以工作到600摄氏度,器件可用在石油钻探头上收集相关需要的信息。它们还在航空、航天等恶劣环境中有重要应用。现在的广播电台、电视台,唯一的大功率发射管还是电子管,没有被半导体器件代替。这种电子管的寿命只有两三千小时,体积大,且非常耗电;如果用碳化硅的高功率发射器件,体积至少可以减少几十到上百倍,寿命也会大大增加。

  随着集成电路集成度的提高,芯片的功耗也急剧增加,使其难以承受;现在电脑CPU的功耗已经很高,如果说将来只是按《摩尔定律》走下去,进一步提高集成度,那么加在它上面的功耗就有可能把硅熔化掉。再者,就是电路器件之间的互连问题,硅基微电子技术最终将没有办法满足人类对信息量不断增长的需求。

  使用SiC制作高能器件时,能够制造出比硅效率更高、耐用性更强的高能器件。

  实际上,目前很多公司都在积极尝试着利用SiC制造高能器件。现在SiC市场主要以4H、6H衬底居多。6H主要用于LED,但是晶片生产商的开发焦点正在向适用于高能器件上的4H衬底转移,试图实现4H衬底的高品质化。

  随着第三代高温宽带隙半导体材料的发展,未来碳化硅将革命性的取代硅的半导体芯片原料地位,从而提供给人类抗高温、体积小、寿命长、抗辐射的芯片。

  碳化硅半导体器件的生产企业和市场情况在碳化硅半导体器件方面,目前,生产碳化硅半导体器件的公司有德国的英飞凌半导体公司(Infenion),美国的Cree公司,还有像美国的通用电子公司(GE)、摩托罗拉(Motorola)、日本的东芝(Toshiba)、日立(Hitachi)、富士(Fuji)等著名的国际电子业巨子都投入巨资发展高功率碳化硅半导体器件。

  预期这一市场的年平均增长率将达70%,市场规模将从2003年的5千万美元猛增至2008年的10亿美元。对碳化硅晶片的每年需求量将从2003年的几万片增长至2008年的35万片。

  公司碳化硅项目分析——中国的CreeSiC项目公司简介北京天科合达蓝光半导体责任有限公司由上海汇合达投资管理公司(天富热电全资子公司)、中国科学院物理研究所、新加坡吉星蓝光科技责任有限公司(G3 BlueTechnology Pte Ltd)合资成立。

    北京天科合达蓝光半导体将很好的整合了入股三方分别在资金、碳化硅晶体生长技术,X射线衍射技术,现代企业管理和国际市场营销的优势,将改变我国目前碳化硅晶片依赖进口的局面,开拓第三代半导体碳化硅晶片的全球市场,未来公司将发挥技术和成本优势,实现规模化生产,进而成为全球市场的主要供应商。

  公司SiC晶片项目具有成本优势公司SiC项目前期得到国家2000万元专项资金支持,2005年11月通过有关部门组织的预研项目验收,具有独立自主知识产权和技术路线。产品主要指标达到国外同类商品的水平。目前,公司拥有的一套投资三百万人民币,年产1000片2英寸碳化硅(SiC)晶体的小型生产设备,2005年已实现小批量产品对外销售。

  同时公司将利用晶片切割过程中产生的不良品,进行废片加工,然后出售供制造人造钻石用。

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    目前碳化硅半导体工业发展的主要瓶颈:原料价格昂贵,2004年一块2英寸碳化硅晶片的价格为500美元以上。晶片原料价格高达碳化硅半导体器件成本的40%以上。碳化硅晶片生产供不应求,2005年用于研究的2英寸碳化硅晶片价格上涨33%。

  市场急需新的技术进步以实现规模化生产碳化硅晶片,降低成本,满足急剧增长的市场需求,同时进一步扩大市场规模。公司新疆碳化硅基地开工标志产业化的开始天科合达蓝光半导体拟将公司总部和注册地设立在北京中关村高科技开发园区,在新疆石河子建立规模量产的生产基地,2006-2008年一期拟在新疆石河子设计安装48台晶体生长炉,设计产能12万片,实际生产4万片(产品成品率30%),副产品为碳化硅钻石。

  公司的碳化硅项目已于2006年9月动工,预计2007年3月完成设备安装,2007年6月开始量产并产生效益。公司碳化硅项目的开工标志着中国碳化硅产业化的开始。公司将占据第三代半导体材料产业链制高点,成为中国的Cree由于公司的碳化硅产品的样品已经生产出来并进行了小批量销售,未来将进行大规模量产,而碳化硅晶片作为LED和第三代半导体产业链的最上游,是产业链中技术壁垒最高的,是产业链的核心和基础,公司将通过生产出SiC晶片来占据未来产业链的制高点,从而得到迅速发展,获得极高的收益。

  同时,公司也将进行产业化的延伸,向外延、封装、LED生产等下游环节迈进,而美国Cree公司就可以成为公司未来发展的模板。我们认为天富热电将成为“中国的Cree”。

  公司碳化硅的产能和销售预测随着公司碳化硅项目的运行,我们预计公司未来的产量将逐步增加,从而成为世界主要的第三代半导体材料SiC供应商之一。公司的碳化硅晶片的产能和销售情况预测如图所示。

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    目前全球主要碳化硅晶片制造商有:美国Cree Inc,美国道康宁公司,美国II-V公司,德国SiCrystal AG–西门子。在NASDAQ上市的Cree Inc的碳化硅晶片产量为20万片,占全球出货量的85%,后面的3家公司年产5千到1万片碳化硅晶片。Cree公司的主要客户为Nokia,日本手机厂商等。Cree公司拥有200多个与碳化硅半导体产业相关的专利,其中,碳化硅晶体生产的专利将于2007年过期。Cree公司2003年已有200台碳化硅晶体生长设备,公司2英寸碳化硅晶片的最低生产成本约为300美元/片。而公司成本只有不到100美元,而且,CREE公司作为先行者已经为碳化硅产品打开了市场,而且CREE公司目前还在开拓新的市场领域,这都为公司今后的发展打下了基础。

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    1)假设公司碳化硅的产能07和08年的产能分别为3和30万片,产量见上面的预测。

  2)公司14.85%的所得税税率可享受到2015年。

  3)我们没有考虑公司2007年由于企业债的发行和欧洲开发银行低息贷款导致财务费用的降低。

  4)公司前两年项目较多,因此我们07和08年考虑了国产设备抵免所得税的情况5)由于汇合达公司占有下属北京和上海企业的股权都是51%,少数股东损益都是以汇合达公司在整个上市公司中所占主营利润的比例乘以49%得到。

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