碳化硅材料目前已成為半導(dǎo)體、新能源汽車、光伏等三大千億賽道的關(guān)鍵材料之一，其主要包括單晶和陶瓷2大類。

從單晶方面來(lái)看，碳化硅作為目前發(fā)展最成熟的第三代半導(dǎo)體材料，可謂是近年來(lái)最火熱的半導(dǎo)體材料。尤其是在“雙碳”戰(zhàn)略背景下，碳化硅被綁定新能源汽車、光伏、等節(jié)能減碳行業(yè)，萬(wàn)眾矚目。

從陶瓷方面來(lái)看，伴隨著新能源汽車、半導(dǎo)體、光伏等行業(yè)的起飛，碳化硅憑借其優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、高導(dǎo)熱性、耐腐蝕性等性能而需求爆發(fā)，深深地滲入到這些新興領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

資本狂下注，碳化硅在半導(dǎo)體寒冬中狂飆

在半導(dǎo)體行業(yè)的下行周期中，也并非一片低迷之聲，碳化硅就是萎靡之勢(shì)中的一個(gè)反例。近年來(lái)，資本市場(chǎng)對(duì)碳化硅一直抱有強(qiáng)烈的關(guān)注度。

2021年有多家碳化硅企業(yè)獲得了投資機(jī)構(gòu)的青睞，相繼宣布完成融資，行業(yè)內(nèi)也隨之激起一番融資浪潮。

2022年也是碳化硅投融資熱度明顯的一年。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年全年投融資及并購(gòu)金額超過(guò)33億元，數(shù)量達(dá)到30余起。僅僅是在2022年12月，就有7個(gè)融資案，包括臻驅(qū)科技、芯聚能、邑文科技、瞻芯電子、南砂晶圓等。

2023年上半年剛過(guò)，碳化硅企業(yè)的融資金額就已經(jīng)創(chuàng)了最近三年的新高。今年Q1，碳化硅領(lǐng)域共有21起融資，包含外延、襯底、材料、設(shè)備、功率器件……融資幾乎涵蓋了國(guó)內(nèi)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈。在這21家企業(yè)中，除部分企業(yè)未公布融資金額外，有10家企業(yè)所獲融資金額過(guò)億，約占總數(shù)的50%。其中，融資規(guī)模最大的當(dāng)屬天域半導(dǎo)體，為12億。今年Q2又有10余起融資，總金額超50億元。


建廠擴(kuò)產(chǎn)毫不停歇

數(shù)據(jù)顯示，上半年與碳化硅相關(guān)的擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目以及預(yù)期資本支出加起來(lái)總金額超上千億元（折合成人民幣），擴(kuò)產(chǎn)的內(nèi)容主要圍繞襯底、外延、器件，而應(yīng)用的方向也大多數(shù)以電動(dòng)汽車為主。

今年1月，德國(guó)博世集團(tuán)在蘇州發(fā)布重磅消息：再投10億美元打造新能源汽車核心部件及自動(dòng)駕駛研發(fā)制造基地項(xiàng)目，生產(chǎn)內(nèi)容包含碳化硅功率模塊等。隨后在4月，博世又決定收購(gòu)半導(dǎo)體廠商TSI Semiconductors，再投資15億美元擴(kuò)張第三代半導(dǎo)體生產(chǎn)，應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車市場(chǎng)需求。

今年2月，美國(guó)半導(dǎo)體廠Wolfspeed正式宣布計(jì)劃在德國(guó)薩爾州建造全球最大、最先進(jìn)的碳化硅器件制造工廠。該工廠將成為全球最大的八英寸半導(dǎo)體工廠，采用創(chuàng)新性制造工藝來(lái)生產(chǎn)下一代碳化硅器件。

同時(shí)，國(guó)內(nèi)對(duì)于碳化硅擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)作也未停歇。

今年6月，三安光電與意法半導(dǎo)體聯(lián)合宣布，雙方擬出資32億美元(約合人民幣228億元)合資建造一座8英寸碳化硅外延、芯片代工廠。同時(shí)，三安光電將在當(dāng)?shù)鬲?dú)資建立一個(gè)8英寸碳化硅襯底工廠作為配套，預(yù)計(jì)投資總額70億元。此外還有天科合達(dá)、瀚天天成、天岳先進(jìn)等公司都公布了自己新的投資與擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷加速

下游新能源發(fā)展對(duì)高頻、大功率射頻及電力電子需求的快速增長(zhǎng)，極大推動(dòng)了碳化硅的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

碳化硅器件在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中主要應(yīng)用在電機(jī)控制器（電驅(qū)）、車載充電機(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)，還順帶緩解了續(xù)航問(wèn)題，更適應(yīng)新能源汽車增加續(xù)航里程、縮短充電時(shí)長(zhǎng)、提高電池容量、降低車身自重的需求。

從2021年起，碳化硅器件便進(jìn)入供應(yīng)短缺狀態(tài)，至今依然沒(méi)有得到完全緩解。其中，汽車對(duì)碳化硅器件應(yīng)用量的提升，成為拉動(dòng)行業(yè)增長(zhǎng)的主要因素。2023年，國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)更是經(jīng)歷了快速發(fā)展的一年。根據(jù)EV芯聞，截至2023年上半年，全球已有40款碳化硅車型進(jìn)入量產(chǎn)交付，上半年全球碳化硅車型銷量超過(guò)120萬(wàn)輛。

根據(jù)NE時(shí)代數(shù)據(jù)，1-12月國(guó)內(nèi)上險(xiǎn)乘用車主驅(qū)碳化硅模塊滲透率約為10.7%，下半年800V車型中碳化硅滲透率顯著提升：6-12月800V車型中碳化硅車型占比分別為15%/18%/29%/35%/39%/45%，12月問(wèn)界M9、理想MEGA等多個(gè)碳化硅車型上市。

不過(guò)SiC晶體生長(zhǎng)慢且加工難，提升良率和產(chǎn)能是控制成本的關(guān)鍵。SiC器件成本是Si器件的3倍左右，是制約SiC行業(yè)快速發(fā)展的核心因素之一，造成該問(wèn)題的主要原因在于SiC長(zhǎng)晶速度緩慢且加工難度大，從原材料到晶圓轉(zhuǎn)換率僅為50%，目前SiCMOSFET的成本與同類SiIGBT分立器件相比仍然有較大差距，這阻礙了SiC器件大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化推廣。

好在盡管當(dāng)前SiC-MOS成本約為Si-IGBT的3倍，但根據(jù)英飛凌測(cè)算，SiC-MOS可以減少6-10%電力損耗，電池成本節(jié)省將超過(guò)SiC器件增加的成本，最高可以節(jié)省6%的綜合系統(tǒng)成本。同時(shí)，SiC優(yōu)勢(shì)在800V平臺(tái)中將進(jìn)一步放大，以小鵬G9為例，其800V高壓SiC平臺(tái)相較400V平臺(tái)續(xù)航提升5%，可實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航超過(guò)200Km。

而且當(dāng)前海外對(duì)華科技限制持續(xù)加碼，產(chǎn)業(yè)鏈自主可控刻不容緩，SiC作為半導(dǎo)體領(lǐng)域的重要新材料，國(guó)內(nèi)外SiC技術(shù)代差約為5-8年，相較硅基半導(dǎo)體，具備實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代機(jī)遇，國(guó)家重視程度將不斷上升。

專業(yè)機(jī)構(gòu)認(rèn)為，2024年碳化硅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展會(huì)隨著高壓快充趨勢(shì)及碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈降本而加速。

由于高壓快充是電車的大勢(shì)所趨，未來(lái)會(huì)逐漸下沉到更低區(qū)間的價(jià)格帶，高壓快充背景下，電車對(duì)碳化硅需求的迫切性預(yù)計(jì)對(duì)應(yīng)進(jìn)一步提高。另一方面，隨著產(chǎn)能的逐步釋放、8英寸量產(chǎn)的不斷成熟、碳化硅長(zhǎng)晶及加工工藝的不斷改進(jìn)、進(jìn)而碳化硅行業(yè)良率的提升，尤其是在國(guó)產(chǎn)廠商紛紛入局后，可能會(huì)進(jìn)一步加速碳化硅的降本。

未來(lái)在技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模經(jīng)濟(jì)共同作用下，產(chǎn)線將向8英寸轉(zhuǎn)移，襯底尺寸擴(kuò)徑將助力產(chǎn)業(yè)鏈降本，預(yù)計(jì)襯底價(jià)格將以每年8%的速度下降，也將進(jìn)一步加速SiC發(fā)展?jié)B透。

市場(chǎng)空間有多大？

以碳化硅材料為襯底的產(chǎn)業(yè)鏈主要包括碳化硅襯底材料的制備、外延層的生長(zhǎng)、器件制造以及下游應(yīng)用市場(chǎng)。襯底根據(jù)電學(xué)性能不同分為半絕緣型和半導(dǎo)電型，分別應(yīng)用到不同的應(yīng)用場(chǎng)景上，在新能源汽車、光伏以及軌道交通等領(lǐng)域具備廣闊的替代空間。

其中半絕緣型碳化硅主要用在射頻器件上，主要為面向4G/5G通信基站和新一代有源相控陣?yán)走_(dá)應(yīng)用的功率放大器。半導(dǎo)電型碳化硅主要用在功率器件上，主要面向電動(dòng)汽車/充電樁、光伏新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等高壓高溫高頻場(chǎng)景。

Yole數(shù)據(jù)顯示，2022年碳化硅器件市場(chǎng)規(guī)模為19.7億美元，其中半導(dǎo)電型碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模為17.9億美元，半絕緣型碳化硅射頻器件市場(chǎng)規(guī)模為1.8億美元。

根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，2022年碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模為18億美元，2028年有望達(dá)到89億美元，22-28年CAGR高達(dá)31%。碳化硅功率器件可應(yīng)用于汽車、能源、交通、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，其中汽車占據(jù)主導(dǎo)地位，市場(chǎng)規(guī)模占比超過(guò)七成，2022年市場(chǎng)規(guī)模為13億美元，2028年有望達(dá)到66億美元，22-28年CAGR高達(dá)32%。半絕緣型碳化硅射頻器件市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到22.9億美元，年化增速達(dá)到52.79%。

此外在光伏發(fā)電應(yīng)用中，使用SiC材料可將轉(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。得益于SiC功率器件帶來(lái)的降本增效優(yōu)勢(shì)，根據(jù)CASA預(yù)測(cè)，在2025年碳化硅功率器件占比將達(dá)到50%，未來(lái)將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

2027年全球光伏SiC功率器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)4.2億美元。2021年全球光伏碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模為1.54億美元，隨著SiC器件滲透率持續(xù)提升，預(yù)計(jì)2027年全球光伏SiC功率器件市場(chǎng)規(guī)模將增加至4.23億美元，2021-2027年年復(fù)合增長(zhǎng)率為18%。