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(lái)，伴隨國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)、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(guó)碳化硅產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)技術(shù)得到進(jìn)一步提升，行業(yè)前景廣闊。

碳化硅從材料到器件的制造過(guò)程會(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。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(guó)防應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸、航空航天、新能源汽車(chē)、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(dá)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(fèi)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(chǎng)強(qiáng)高、電子飽和漂移速率高等特點(diǎn)，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(kāi)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(chǎng)規(guī)模分別達(dá)到6.84億美元和2.81億美元。2024年全球市場(chǎng)規(guī)模將分別達(dá)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(mén)檻，目前能夠規(guī)�；�供應(yīng)高品質(zhì)、車(chē)規(guī)級(jí)碳化硅襯底的企業(yè)數(shù)量較少。從行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，在2023年全球?qū)щ娦吞蓟�硅襯底材料市場(chǎng)占有率排行中，中國(guó)天岳先進(jìn)（SICC）超過(guò)美國(guó)Coherent，躍居全球第二，天科合達(dá)（TankeBlue）市場(chǎng)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(zhǎng)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(guó)碳化硅外延片產(chǎn)業(yè)自2022年進(jìn)入快速成長(zhǎng)期， 2023年中國(guó)碳化硅外延片整體市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到約16.24億元。至2026年中國(guó)碳化硅外延片市場(chǎng)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(zhǎng)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(guó)碳化硅外延片生產(chǎn)商擲出了數(shù)倍的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，我國(guó)碳化硅外延設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。2023年中國(guó)碳化硅外延設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約13.07億元。到2024年市場(chǎng)規(guī)模將增至20.87億元，2026年增至26.86億元。

按累計(jì)訂單量來(lái)看，截至2023年底，中國(guó)碳化硅外延設(shè)備市場(chǎng)主要由五家廠商占據(jù)，依序?yàn)楸狈饺A創(chuàng)(NAURA)、晶盛機(jī)電(JSG)、LPE(An ASM company)、納設(shè)智能(Naso Tech)以及中國(guó)電科第四十八研究所（CETC-48），合計(jì)占據(jù)超85%市場(chǎng)份額，其中北方華創(chuàng)、晶盛機(jī)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(chǎng)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(dú)特優(yōu)勢(shì)，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(jì)將大規(guī)模應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、充電樁、光伏新能源等各個(gè)領(lǐng)域。2023年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)19.72億美元，近五年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)35.79%。2024年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模將增至26.23億美元。

2.碳化硅基射頻器件市場(chǎng)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(shì)，有望開(kāi)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(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，2023年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到14.18億美元。2024年全球碳化硅基射頻器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到16.54億美元。

3.碳化硅功率半導(dǎo)體市場(chǎng)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(chē)電子等領(lǐng)域。2023年全球SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為21.2億美元，受益于新能源汽車(chē)及光伏領(lǐng)域需求量的高速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2024年全球SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)26.6億美元。

4.行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，全球碳化硅器件市場(chǎng)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(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)廠商中，2024年以來(lái)，泰科天潤(rùn)、揚(yáng)杰科技、天科合達(dá)、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(xiàng)目，國(guó)內(nèi)碳化硅企業(yè)市場(chǎng)占有率正快速提升。

近年來(lái)，SiC功率器件在新能源汽車(chē)、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(yíng)情況來(lái)看，2023年排名前列的企業(yè)包括楚江新材、通富微電、時(shí)代電氣、晶盛機(jī)電、三安光電、京運(yùn)通、華潤(rùn)微等。

下游分析

1.下游應(yīng)用占比情況

當(dāng)前我國(guó)已將碳化硅半導(dǎo)體納入重點(diǎn)支持領(lǐng)域，隨著國(guó)家“新基建”戰(zhàn)略的實(shí)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(chē)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(chǎng)占比情況來(lái)看，新能源汽車(chē)應(yīng)用占比最大，達(dá)到38%；其次是消費(fèi)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(chē)

隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，對(duì)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(zhǎng)點(diǎn)。碳化硅器件在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中主要應(yīng)用在電機(jī)控制器（電驅(qū)）、車(chē)載充電機(jī)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(qiáng)，同時(shí)緩解了續(xù)航問(wèn)題，更適應(yīng)新能源汽車(chē)增加續(xù)航里程、縮短充電時(shí)長(zhǎng)、提高電池容量、降低車(chē)身自重的需求。近年來(lái)，我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)快速發(fā)展。2024年1-3月，新能源汽車(chē)產(chǎn)銷分別完成211.5萬(wàn)輛和209萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)28.2%和31.8%，市場(chǎng)占有率達(dá)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(lái)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(zhǎng)器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本。目前，國(guó)內(nèi)碳化硅光伏逆變器市場(chǎng)較小，預(yù)計(jì)到2025年碳化硅光伏逆變器市場(chǎng)占比將達(dá)到50%。