中商情報網(wǎng)訊：碳化硅（SiC）是第三代半導(dǎo)體材料，具備極好的耐壓性、導(dǎo)熱性和耐熱性，是制造功率器件、大功率射頻器件的突破性材料。隨著新能源汽車賽道爆發(fā)，碳化硅市場進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段。碳化硅作為目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最熱門的賽道之一，吸引了眾多半導(dǎo)體大廠以及初創(chuàng)新銳力量參與其中。

一、碳化硅行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.碳化硅功率器件

半導(dǎo)體材料目前已經(jīng)發(fā)展至第三代，第三代半導(dǎo)體材料以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表，高功率、高頻高壓高溫場景優(yōu)勢明顯。第三代半導(dǎo)體經(jīng)典的應(yīng)用是碳化硅。碳化硅功率器件又稱電力電子器件，主要應(yīng)用于電力設(shè)備電能變換和控制電路方面的大功率電子器件，有功率二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等。

隨著技術(shù)突破和成本的下降，SiC器件預(yù)計在不遠(yuǎn)的將來會大規(guī)模的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。根據(jù)數(shù)據(jù)，從2018年到2021年，碳化硅功率器件市場規(guī)模從4億美元增長到9.3億美元，復(fù)合增速約32.4%。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，2022年碳化硅功率器件市場規(guī)模約10.9億美元。受益于5G通信、國防軍工、新能源汽車和新能源光伏等領(lǐng)域的發(fā)展，碳化硅器件市場規(guī)模增速可觀。

數(shù)據(jù)來源：Yole、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.碳化硅功率半導(dǎo)體

與硅基半導(dǎo)體材料相比，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有高擊穿電場、高飽和電子漂移速度、高熱導(dǎo)率、高抗輻射能力等特點(diǎn)，適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。根據(jù)Omdia統(tǒng)計，2019年全球SiC功率半導(dǎo)體市場規(guī)模為8.9億美元，受益于新能源汽車及光伏領(lǐng)域需求量的高速增長，2020年約為11.2億美元。預(yù)計2024年全球SiC功率半導(dǎo)體市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)26.6億美元，年均復(fù)合增長率達(dá)到24.5%。

數(shù)據(jù)來源：Omdia、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

3.碳化硅器件成本結(jié)構(gòu)

從碳化硅器件的制造成本結(jié)構(gòu)來看，襯底和外延占據(jù)主要價值。襯底成本最大，占比達(dá)47%；其次是外延成本，占比為23%。這兩大工序是SiC器件的重要組成部分。

數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

4.碳化硅下游應(yīng)用

近年來中國碳化硅功率器件市場規(guī)?？焖僭鲩L，其主要驅(qū)動因素之一是新能源汽車市場的快速滲透。2021年，新能源汽車占下游應(yīng)用市場的份額為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。

數(shù)據(jù)來源：CASA、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

5.競爭格局

碳化硅晶片制造工藝難度大，研發(fā)時間長，存在較高的技術(shù)門檻和人才門檻。目前，美國在全球碳化硅晶片產(chǎn)業(yè)格局中占龍頭地位。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，海外廠商占有全球碳化硅襯底產(chǎn)量的86%以上，Wolfspeed公司占據(jù)了45%的市場份額，Rohm公司排名第二，占20%的市場份額。國內(nèi)企業(yè)天科合達(dá)、天岳先進(jìn)分別占據(jù)了5%、3%。

數(shù)據(jù)來源：Yole、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

在功率器件端，目前意法半導(dǎo)體一家獨(dú)大，前幾位均為國外公司，國內(nèi)公司尚未形成一定市占率。其中STM占比最多，達(dá)40%。其次分別為Wolfspeed、Rohm、Infineon、Onsemi，占比分別為15%、14%、13%、9%。

數(shù)據(jù)來源：Yole、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

6.碳化硅企業(yè)布局

碳化硅器件需求快速增長，襯底材料作為產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)，成為限制產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)能的關(guān)鍵，海內(nèi)外廠商均重點(diǎn)規(guī)劃加大投入以搶占襯底市場份額，建設(shè)6英寸/8英寸碳化硅產(chǎn)線。國內(nèi)廠商奮起直追不斷提升市場地位，如天岳先進(jìn)、露笑科技、天科合達(dá)、晶越半導(dǎo)體等廠商也加入6英寸產(chǎn)線規(guī)格，天岳先進(jìn)計劃于2026年達(dá)產(chǎn)且達(dá)產(chǎn)產(chǎn)能為30萬片/年，露笑科技計劃達(dá)產(chǎn)產(chǎn)能為24萬片/年。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

隨著碳化硅器件在工業(yè)、汽車、光伏等各領(lǐng)域不斷滲透，碳化硅器件的市場需求不斷擴(kuò)大，各廠商加大投資投產(chǎn)進(jìn)程以搶占市場先機(jī)。根據(jù)CASAResearch數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)已有超過170家從事第三代半導(dǎo)體電力電子和微波射頻的企業(yè)，士蘭微投資15億元建設(shè)6英寸SiC功率器件芯片產(chǎn)線，計劃產(chǎn)能達(dá)14.4萬片/年，并計劃投資建設(shè)“年產(chǎn)720萬塊汽車級功率模塊封裝項目”；斯達(dá)半導(dǎo)體投資2.29億元建設(shè)車規(guī)級全碳化硅功率模組生產(chǎn)線和研發(fā)測試中心，計劃產(chǎn)能達(dá)8萬顆/年；時代電氣投資4.62億元建設(shè)6英寸SiC功率器件芯片產(chǎn)線，計劃產(chǎn)能達(dá)2.5萬片/年。

數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

二、碳化硅行業(yè)發(fā)展前景

1.國家政策推動行業(yè)發(fā)展

碳化硅是半導(dǎo)體、集成電路的重要組成部分。近年來，中國碳化硅行業(yè)受到各級政府的高度重視和國家產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)支持。隨著國內(nèi)市場對國產(chǎn)芯片產(chǎn)生了更多的需求，國家陸續(xù)出臺了多項政策，鼓勵碳化硅行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新，如《關(guān)于做好2022年享受稅收優(yōu)惠政策的集成電路企業(yè)或項目、軟件企業(yè)清單制定工作有關(guān)要求的通知》《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》等產(chǎn)業(yè)政策鼓勵支持相關(guān)企業(yè)的發(fā)展。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.新能源汽車、光電儲能領(lǐng)域需求驅(qū)動行業(yè)發(fā)展

汽車動力系統(tǒng)在發(fā)生三大變化，動力來源從內(nèi)燃機(jī)演變?yōu)殡妱訖C(jī)，功率半導(dǎo)體材料從硅轉(zhuǎn)向碳化硅，碳化硅在800V主電機(jī)控制器應(yīng)用是大勢所趨。目前整個車規(guī)級碳化硅行業(yè)發(fā)展前景廣闊，碳化硅需求井噴式的爆發(fā)，廣州、深圳等很多地方都在發(fā)展碳化硅產(chǎn)業(yè)。此外，碳化硅器件可應(yīng)用于風(fēng)電整流器、逆變器、變壓器，降低能損和提高效率的同時可以使得質(zhì)量和成本分別減少25%和50%，在光電儲能領(lǐng)域也具有巨大市場潛力。

3.產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，加速國產(chǎn)替代

國內(nèi)廠商不斷突破襯底材料、外延、芯片和封裝測試瓶頸，開發(fā)新工藝和新技術(shù)，加速實(shí)現(xiàn)6英寸SiC襯底和外延材料的產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移，降低材料的缺陷密度、提高產(chǎn)品良率和降低成本。新一代半導(dǎo)體材料促使全新的封裝工藝產(chǎn)生，廠商將加速建設(shè)能夠充分發(fā)揮第三代半導(dǎo)體材料和器件性能的先進(jìn)封裝線，有望帶來價值量的提升。SiC功率器件時代來臨，國內(nèi)企業(yè)緊握超車機(jī)會，國產(chǎn)替代進(jìn)程有望進(jìn)一步提速。