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

一、產業(yè)鏈

碳化硅從材料到器件的制造過程會經歷單晶生長、晶錠切片、外延生長、晶圓設計、制造、封裝等工藝流程。碳化硅產業(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；下游應用于5G通信、國防應用、數據傳輸、航空航天、新能源汽車、光伏產業(yè)、軌道交通、智能電網等領域。

資料來源：中商產業(yè)研究院整理

二、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構中，襯底成本通常占據最大比例，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，技術以及成本也非常高。此外，前段和研發(fā)費用也是成本結構中的重要部分，分別占比19%和6%左右。

數據來源：中商產業(yè)研究院整理

2.碳化硅襯底

碳化硅襯底具備禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿場強高、電子飽和漂移速率高等特點，可有效突破傳統硅基半導體器件及其材料的物理極限，開發(fā)出更適應高壓、高溫、高功率、高頻等條件的新一代半導體器件。中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年中國碳化硅襯底行業(yè)市場前景預測與發(fā)展趨勢研究報告》顯示，2023年全球導電型和半絕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。中商產業(yè)研究院分析師預測，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。

數據來源：Yole、中商產業(yè)研究院整理

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)內企業(yè)主要量產產品尺寸集中在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門檻，目前能夠規(guī)?；咂焚|、車規(guī)級碳化硅襯底的企業(yè)數量較少。從行業(yè)競爭格局來看，在2023年全球導電型碳化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。

資料來源：中商產業(yè)研究院整理

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業(yè)自2022年進入快速成長期，中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2030年中國碳化硅外延片行業(yè)市場發(fā)展現狀及潛力分析研究報告》顯示，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。中商產業(yè)研究院分析師預測，至2026年中國碳化硅外延片市場規(guī)模有望上升至107億元。

數據來源：TrendForce、中商產業(yè)研究院整理

4.碳化硅外延設備

碳化硅外延設備是一種用于在碳化硅襯底上生長外延層的設備，碳化硅外延設備在制造高質量碳化硅外延片和晶片方面具有廣泛的應用。在下游需求刺激下，近兩年中國碳化硅外延片生產商擲出了數倍的擴產計劃，我國碳化硅外延設備市場規(guī)模持續(xù)增長。中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2030年中國碳化硅外延片行業(yè)市場發(fā)展現狀及潛力分析研究報告》顯示，2023年中國碳化硅外延設備市場規(guī)模約13.07億元。中商產業(yè)研究院分析師預測，到2024年市場規(guī)模將增至20.87億元，2026年增至26.86億元。

數據來源：TrendForce、中商產業(yè)研究院整理

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

數據來源：TrendForce、中商產業(yè)研究院整理

三、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，將極大地提高現有使用硅基功率器件的能源轉換效率。隨著技術突破和成本的下降，碳化硅功率器件預計將大規(guī)模應用于電動汽車、充電樁、光伏新能源等各個領域。中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029全球及中國SiC和GaN功率器件市場洞察報告》顯示，2023年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模達19.72億美元，近五年年均復合增長率達35.79%。中商產業(yè)研究院分析師預測，2024年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模將增至26.23億美元。

數據來源：Yole、中商產業(yè)研究院整理

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熱性能、高頻率、高功率等優(yōu)勢，有望開啟廣泛應用。中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029全球及中國SiC和GaN功率器件市場洞察報告》顯示，隨著通信基礎建設和軍事應用的需求發(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。中商產業(yè)研究院分析師預測，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。

數據來源：Yole、中商產業(yè)研究院整理

3.碳化硅功率半導體市場規(guī)模

碳化硅功率半導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，廣泛應用于電力電子、新能源、汽車電子等領域。中商產業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029全球及中國SiC和GaN功率器件市場洞察報告》顯示，2023年全球SiC功率半導體市場規(guī)模為21.2億美元，受益于新能源汽車及光伏領域需求量的高速增長，預計2024年全球SiC功率半導體市場規(guī)模預計將達26.6億美元。

數據來源：Omdia、中商產業(yè)研究院整理

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，以意法半導體、英飛凌、科銳、羅姆半導體等為代表的企業(yè)占據了大部分市場份額。國內廠商中，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，國內碳化硅企業(yè)市場占有率正快速提升。

數據來源：Yole、中商產業(yè)研究院整理

近年來，SiC功率器件在新能源汽車、充電樁、工控、光伏等領域加速滲透，產業(yè)鏈相關上市企業(yè)眾多。從經營情況來看，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。

資料來源：中商產業(yè)研究院整理

5.行業(yè)企業(yè)熱力分布圖

資料來源：中商產業(yè)研究院整理

四、下游分析

1.下游應用占比情況

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

數據來源：CASA、中商產業(yè)研究院整理

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，成為功率半導體器件新的增長點。碳化硅器件在新能源汽車產業(yè)中主要應用在電機控制器（電驅）、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%。

數據來源：中汽協、中商產業(yè)研究院整理

3.光伏逆變器

在光伏發(fā)電方面，基于硅基器件的傳統逆變器成本是系統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換效率，減少能量損耗。使用SiC-MOS為基礎材料的光伏逆變器，轉換效率可從96%提升至99%以上、能量損耗降低50%以上、設備循環(huán)壽命提升50倍，從而能夠縮小系統體積、增加功率密度、延長器件使用壽命、降低生產成本。目前，國內碳化硅光伏逆變器市場較小，預計到2025年碳化硅光伏逆變器市場占比將達到50%。

數據來源：CASA、中商產業(yè)研究院整理