1耐高溫高壓高頻，碳化硅電氣性能優(yōu)異

碳化硅作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的代表，在禁帶寬度、擊穿電場(chǎng)、熱導(dǎo)率、電子飽和速率、抗輻射能力等關(guān)鍵參數(shù)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，滿足了現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高功率、高電壓、高頻率的需求，主要被用于制作高速、高頻、大功率及發(fā)光電子元器件，下游應(yīng)用領(lǐng)域包括智能電網(wǎng)、新能源汽車、光伏風(fēng)電、5G通信等，在功率器件領(lǐng)域，碳化硅二極管、MOSFET已經(jīng)開始商業(yè)化應(yīng)用。

2工藝難度大幅增加，長(zhǎng)晶環(huán)節(jié)是瓶頸

碳化硅從材料到半導(dǎo)體功率器件會(huì)經(jīng)歷單晶生長(zhǎng)、晶錠切片、外延生長(zhǎng)、晶圓設(shè)計(jì)、制造、封裝等工藝流程。在合成碳化硅粉后，先制作碳化硅晶錠，然后經(jīng)過(guò)切片、打磨、拋光得到碳化硅襯底，經(jīng)外延生長(zhǎng)得到外延片。外延片經(jīng)過(guò)光刻、刻蝕、離子注入、金屬鈍化等工藝得到碳化硅晶圓，將晶圓切割成die，經(jīng)過(guò)封裝得到器件，器件組合在一起放入特殊外殼中組裝成模組。

3下游應(yīng)用場(chǎng)景豐富，新能源帶來(lái)最大增長(zhǎng)點(diǎn)

按照電學(xué)性能的不同，碳化硅材料制成的器件分為導(dǎo)電型碳化硅功率器件和半絕緣型碳化硅射頻器件，兩種類型碳化硅器件的終端應(yīng)用領(lǐng)域不同。導(dǎo)電型碳化硅功率器件是通過(guò)在低電阻率的導(dǎo)電型襯底上生長(zhǎng)碳化硅外延層后進(jìn)一步加工制成，包括造肖特基二極管、MOSFET、IGBT等，主要用于電動(dòng)汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、充電等。半絕緣型碳化硅基射頻器件是通過(guò)在高電阻率的半絕緣型碳化硅襯底上生長(zhǎng)氮化鎵外延層后進(jìn)一步加工制成，包括HEMT等氮化鎵射頻器件，主要用于5G通信、車載通信、國(guó)防應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸、航空航天。

4碳化硅供需缺口持續(xù)擴(kuò)大，海內(nèi)外廠商加速研發(fā)擴(kuò)產(chǎn)

4.1供給端：海外龍頭主導(dǎo)出貨量，全球有效產(chǎn)能仍不足

當(dāng)前制約碳化硅器件大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的主要因素在于高成本，碳化硅襯底制造難度大、良率低為主要原因。全球碳化硅市場(chǎng)呈美國(guó)、歐洲、日本三足鼎立的格局，國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)僅天科合達(dá)和天岳先進(jìn)占據(jù)了全球碳化硅襯底市場(chǎng)份額。在全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場(chǎng)中，Wolfspeed占據(jù)超60%的市場(chǎng)份額，II-VI和Rohm的子公司SiCrystal分別占據(jù)16%和12%，位列第二和第三；在半絕緣型碳化硅襯底市場(chǎng)中，Wolfspeed、II-VI和天岳先進(jìn)各占據(jù)約30%的市場(chǎng)份額。

4.2需求端：下游需求不斷擴(kuò)大，百億市場(chǎng)空間可期

未來(lái)隨著碳化硅器件在新能源汽車、能源、工業(yè)、通訊等領(lǐng)域滲透率提升，碳化硅器件市場(chǎng)規(guī)模有望持續(xù)擴(kuò)大，其中新能源車和光伏下游為主要驅(qū)動(dòng)因素。對(duì)碳化硅器件在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的市場(chǎng)空間進(jìn)行測(cè)算，假設(shè)如下：

1)全球新能源乘用車銷量：根據(jù)Clean Technica數(shù)據(jù)，2021年全球乘用車銷量超6500萬(wàn)輛，其中新能源乘用車銷量為650萬(wàn)輛，滲透率為10.3%；2022年全球新能源乘用車銷量為1031萬(wàn)輛，滲透率為14%，假設(shè)2022-2025全球新能源乘用車銷量持續(xù)增長(zhǎng)，至2025年新能源車滲透率達(dá)24%；

2)碳化硅MOS器件滲透率：假設(shè)碳化硅MOS器件在新能源車應(yīng)用滲透率從2021年18%逐年增長(zhǎng)6%至2024年的42%；

3)6英寸碳化硅襯底市場(chǎng)空間：特斯拉Model 3在主驅(qū)逆變器上共使用48顆SiCMOSFET，單車消耗約0.25片6英寸碳化硅襯底，隨著技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)碳化硅器件使用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大至包括OBC，DC/DC轉(zhuǎn)化器等方面，假設(shè)單車將消耗0.5片6英寸碳化硅襯底，而其售價(jià)按照10%的幅度逐年下降；

4)碳化硅器件市場(chǎng)空間：當(dāng)前碳化硅襯底占器件總成本的46%，假設(shè)價(jià)格逐年下降，至2025年碳化硅襯底占總器件成本的30%；

5)綜上：2025年碳化硅襯底(按6英寸算)在新能源車市場(chǎng)的需求量達(dá)339萬(wàn)片，市場(chǎng)空間為129億元，碳化硅器件的市場(chǎng)空間達(dá)429億元，2021-2025碳化硅器件的CAGR達(dá)85%

對(duì)碳化硅器件在光伏逆變器領(lǐng)域的市場(chǎng)空間進(jìn)行測(cè)算，假設(shè)如下：

1）光伏逆變器總需求：光伏逆變器新增需求和全球光伏新增裝機(jī)量同步，而光伏逆變器IGBT器件的使用壽命約10年，故存量更換需求與10年前新增裝機(jī)量對(duì)應(yīng)；

2）光伏逆變器IGBT器件市場(chǎng)空間：假設(shè)光伏逆變器平均售價(jià)、毛利率逐年下降，IGBT器件價(jià)格占逆變器價(jià)格的12%；

3）光伏逆變器碳化硅MOS器件市場(chǎng)空間：由CASA，假設(shè)碳化硅滲透率增至 2025的 50%，而技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)使碳化硅器件成本從現(xiàn)硅基IGBT價(jià)格的4倍逐年下降；

4）6英寸碳化硅襯底需求：假設(shè)碳化硅襯底成本占器件總成本的比例從當(dāng)前46%逐漸下降至2025年的30%，而6英寸碳化硅襯底單價(jià)從按10%的比例逐年下降，從而得到襯底需求量；

5）綜上：預(yù)計(jì)2021-2025年，碳化硅器件在光伏應(yīng)用領(lǐng)域市場(chǎng)空間由23億元增長(zhǎng)至92億元，CAGR為42%，到2025年碳化硅襯底（按6英寸算）需求量超過(guò)72萬(wàn)片。

審核編輯 ：李倩