碳化硅屬于第三代半導(dǎo)體材料，處于寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前端，是前沿、基礎(chǔ)的核心關(guān)鍵材料。近年來，伴隨國內(nèi)新能源汽車、5G通訊、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等行業(yè)的快速發(fā)展，我國碳化硅產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)技術(shù)得到進一步提升，行業(yè)前景廣闊。

碳化硅從材料到器件的制造過程會經(jīng)歷單晶生長、晶錠切片、外延生長、晶圓設(shè)計、制造、封裝等工藝流程。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上游為襯底和外延；中游為器件和模塊制造環(huán)節(jié)，包括SiC二極管、SiCMOSFET、全SiC模塊、SiC混合模塊等；下游應(yīng)用于5G通信、國防應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸、航空航天、新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。

上游分析

1.碳化硅器件成本占比

在碳化硅器件的制造成本結(jié)構(gòu)中，襯底成本通常占據(jù)最大比例，占比可達47%，其次是外延成本，占比約23%，這兩大工序是碳化硅器件的重要組成部分，它們的制備難度非常大，技術(shù)以及成本也非常高。此外，前段和研發(fā)費用也是成本結(jié)構(gòu)中的重要部分，分別占比19%和6%左右。

2.碳化硅襯底

碳化硅襯底具備禁帶寬度大、熱導(dǎo)率高、臨界擊穿場強高、電子飽和漂移速率高等特點，可有效突破傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體器件及其材料的物理極限，開發(fā)出更適應(yīng)高壓、高溫、高功率、高頻等條件的新一代半導(dǎo)體器件。2023年全球?qū)щ娦秃桶虢^緣型碳化硅襯底的市場規(guī)模分別達到6.84億美元和2.81億美元。2024年全球市場規(guī)模將分別達到9.07億美元和3.26億美元。

碳化硅襯底的尺寸主要有2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）等規(guī)格，碳化硅襯底正不斷向大尺寸的方向發(fā)展。目前行業(yè)內(nèi)企業(yè)主要量產(chǎn)產(chǎn)品尺寸集中在4英寸及6英寸，8英寸處于研發(fā)階段。碳化硅襯底材料制備具有極高的技術(shù)門檻，目前能夠規(guī)�；�供應(yīng)高品質(zhì)、車規(guī)級碳化硅襯底的企業(yè)數(shù)量較少。從行業(yè)競爭格局來看，在2023年全球?qū)щ娦吞蓟�硅襯底材料市場占有率排行中，中國天岳先進（SICC）超過美國Coherent，躍居全球第二，天科合達（TankeBlue）市場份額位列第四。

3.碳化硅外延片

碳化硅外延片，是指在碳化硅襯底上生長了一層有一定要求的、與襯底晶相同的單晶薄膜（外延層）的碳化硅片。中國碳化硅外延片產(chǎn)業(yè)自2022年進入快速成長期， 2023年中國碳化硅外延片整體市場規(guī)模已達到約16.24億元。至2026年中國碳化硅外延片市場規(guī)模有望上升至107億元。

4.碳化硅外延設(shè)備

碳化硅外延設(shè)備是一種用于在碳化硅襯底上生長外延層的設(shè)備，碳化硅外延設(shè)備在制造高質(zhì)量碳化硅外延片和晶片方面具有廣泛的應(yīng)用。在下游需求刺激下，近兩年中國碳化硅外延片生產(chǎn)商擲出了數(shù)倍的擴產(chǎn)計劃，我國碳化硅外延設(shè)備市場規(guī)模持續(xù)增長。2023年中國碳化硅外延設(shè)備市場規(guī)模約13.07億元。到2024年市場規(guī)模將增至20.87億元，2026年增至26.86億元。

按累計訂單量來看，截至2023年底，中國碳化硅外延設(shè)備市場主要由五家廠商占據(jù)，依序為北方華創(chuàng)(NAURA)、晶盛機電(JSG)、LPE(An ASM company)、納設(shè)智能(Naso Tech)以及中國電科第四十八研究所（CETC-48），合計占據(jù)超85%市場份額，其中北方華創(chuàng)、晶盛機電、納設(shè)智能處于本土領(lǐng)先地位。

中游分析

1.碳化硅功率器件市場規(guī)模

碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨特優(yōu)勢，將極大地提高現(xiàn)有使用硅基功率器件的能源轉(zhuǎn)換效率。隨著技術(shù)突破和成本的下降，碳化硅功率器件預(yù)計將大規(guī)模應(yīng)用于電動汽車、充電樁、光伏新能源等各個領(lǐng)域。2023年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模達19.72億美元，近五年年均復(fù)合增長率達35.79%。2024年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模將增至26.23億美元。

2.碳化硅基射頻器件市場規(guī)模

目前主流的射頻器件有砷化鎵、硅基LDMOS、碳化硅基氮化鎵等不同類型。碳化硅基氮化鎵射頻器件具有良好的導(dǎo)熱性能、高頻率、高功率等優(yōu)勢，有望開啟廣泛應(yīng)用。隨著通信基礎(chǔ)建設(shè)和軍事應(yīng)用的需求發(fā)展，全球碳化硅基射頻器件市場規(guī)模持續(xù)增長，2023年市場規(guī)模達到14.18億美元。2024年全球碳化硅基射頻器件市場規(guī)模將達到16.54億美元。

3.碳化硅功率半導(dǎo)體市場規(guī)模

碳化硅功率半導(dǎo)體器件主要包括碳化硅二極管、碳化硅MOSFET、碳化硅IGBT等。這些器件在高功率、高頻率和高溫度環(huán)境下具有優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于電力電子、新能源、汽車電子等領(lǐng)域。2023年全球SiC功率半導(dǎo)體市場規(guī)模為21.2億美元，受益于新能源汽車及光伏領(lǐng)域需求量的高速增長，預(yù)計2024年全球SiC功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)計將達26.6億美元。

4.行業(yè)市場競爭格局

從市場競爭格局來看，全球碳化硅器件市場格局仍由海外巨頭主導(dǎo)，以意法半導(dǎo)體、英飛凌、科銳、羅姆半導(dǎo)體等為代表的企業(yè)占據(jù)了大部分市場份額。國內(nèi)廠商中，2024年以來，泰科天潤、揚杰科技、天科合達、同光股份、東尼電子、連城數(shù)控、重慶三安等企業(yè)相繼簽約碳化硅功率器件/模塊項目，國內(nèi)碳化硅企業(yè)市場占有率正快速提升。

近年來，SiC功率器件在新能源汽車、充電樁、工控、光伏等領(lǐng)域加速滲透，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)上市企業(yè)眾多。從經(jīng)營情況來看，2023年排名前列的企業(yè)包括楚江新材、通富微電、時代電氣、晶盛機電、三安光電、京運通、華潤微等。

下游分析

1.下游應(yīng)用占比情況

當(dāng)前我國已將碳化硅半導(dǎo)體納入重點支持領(lǐng)域，隨著國家“新基建”戰(zhàn)略的實施，碳化硅半導(dǎo)體將在5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心等新基建領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。從下游應(yīng)用市場占比情況來看，新能源汽車應(yīng)用占比最大，達到38%；其次是消費類電源，占比為22%；光伏逆變器占據(jù)著15%的份額。

2.新能源汽車

隨著新能源汽車的發(fā)展，對功率器件需求量日益增加，成為功率半導(dǎo)體器件新的增長點。碳化硅器件在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中主要應(yīng)用在電機控制器（電驅(qū)）、車載充電機OBC、DC/DC變換器以及充電樁，碳化硅器件相比硅基器件有更優(yōu)越的物理性能，體積小，性能優(yōu)越，節(jié)能性強，同時緩解了續(xù)航問題，更適應(yīng)新能源汽車增加續(xù)航里程、縮短充電時長、提高電池容量、降低車身自重的需求。近年來，我國新能源汽車市場快速發(fā)展。2024年1-3月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成211.5萬輛和209萬輛，同比分別增長28.2%和31.8%，市場占有率達到31.1%。

3.光伏逆變器

在光伏發(fā)電方面，基于硅基器件的傳統(tǒng)逆變器成本是系統(tǒng)能量損耗的主要來源之一。碳化硅功率器件能提高光伏逆變器轉(zhuǎn)換效率，減少能量損耗。使用SiC-MOS為基礎(chǔ)材料的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可從96%提升至99%以上、能量損耗降低50%以上、設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍，從而能夠縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度、延長器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本。目前，國內(nèi)碳化硅光伏逆變器市場較小，預(yù)計到2025年碳化硅光伏逆變器市場占比將達到50%。