电力电子碳化硅行业供需及产业链价值量分析

国际厂商 SiC 扩产持续，供给竞争激烈。

1.需求端：碳化硅价格甜蜜点将至，800V 平台为主要驱动因素

EV/HEV 是未来 SiC 功率器件的主要驱动力。其中碳化硅器件下游应用主要包含主逆变器、DC-DC、OBC、DCDC。对于电动汽车，不同应用部件对于车规级功率器件的功率等级要求不同，其中主逆变器功率要求最高，也 是碳化硅器件可靠性要求最高的环节。

800V 高压平台加速落地，2022-2023 年快速上量有望激活 SiC 一池春水。800V 高压快充平台为解决里程焦虑 的破局者，国内外车企从 2021 年起掀起一轮 800V 平台车型发布潮，国内造车新势力及传统汽车厂商旗下的智 能电动品牌纷纷入场，以抢攻大功率快充高地。伴随高压平台逐渐落地，具有耐高压、低阻抗、无拖尾电流等优 势的 SiC 有望成为首选。

原料降价叠加优异性能，SiC 有望突破成本藩篱，SiC MOSFET 或将于 2023H2 达到价格甜蜜点，带动更多车 端逆变器应用。

基于碳化硅电驱动系统可降低 4.43%的典型城市工况行驶电耗的假设，由于 Si 方案提高续航需增加电池容 量并在一定程度上增加电耗，因此若等效 SiC 方案的续航，Si 方案需明显提高电池容量，从这一方面来看 SiC 方案可以节约电池容量扩大所带来的成本提升。若 SiC 晶圆价格年降 10%左右，则有望在 2023H2 获 得正的成本节约值，SiC MOSFET 6 寸晶圆价格 3518 美元/片时整体效益达到平衡。

 此外，我们也进行了行驶电耗降低 4.43%情况下不同电池容量及续航里程情况下碳化硅方案成本节约测算。 在 2022 年的 SiC 和 Si 的单车成本差距水平下，电池容量在 70kWh 以上的车型如果系统效率提升可达 6% 以上，SiC 方案会更具有成本优势；2023 年叠加原材料价格下降的趋势，系统效率提升 4%以上即可使得提效节约的成本覆盖 SiC 器件成本。

需求测算假设：由于行业对 800V 渗透率意见不一，我们参考 NE 时代给出的 800V 渗透率并给予一定浮动，后 文我们将在其他应用测算的市场空间合计基础上，给予各车型 800V 渗透率±15%的弹性测算，提供国内碳化硅 器件整体区间指引。

乘新能源车之风，功率碳化硅器件市场扬帆起航。根据我们的测算，在 800V 平台+SiC 双重渗透下，我们预计 国内 SiC 功率器件市场规模将在 2023/2024/2025/2026 年分别达到 5.30/9.23/15.71/25.59 亿美元，CAGR 高达 69.02%。我们以 WolfSpeed FY2021 给出的全球车载 SiC 器件市场空间计算国内占比，验证测算的准确性， 22/24/26E 占比分别在 33.12%/49.11%/55.63%，到 2026 年占比与国内新能源车销量占比基本一致。

除新能源车将显著带动碳化硅市场需求外，光伏逆变器、高压充电桩、轨交电网等其他应用也将为碳化硅市场创 造增量。其中，光伏方面，未来光伏设备的技术发展趋势是提高功率，减小体积与质量和提高稳定性。光伏逆变 器是保障光伏发电系统高效、经济和稳定运行的重要一环。低阻抗、适应高频高压环境工作 SiC 材料将在光伏发 电领域有巨大潜力。我们预计国内光伏板块 SiC 市场空间 23/24/25/26 年分别为 2.99/7.34/11.61/16.85 亿美元。

根据上述测算，我们总结国内碳化硅市场空间合计情况如下，并给予 800V 渗透率的弹性测算。23/24/25/26E 国 内合计碳化硅市场空间分别在 9.62/18.29/29.48/45.16 亿美元，CAGR 在 67%，其中 2026 年新能源车占比约为 57%，光伏占比 37%，为两大主要市场。

在各车型 800V 渗透率*（1±15%）的情况下，合计碳化硅器件市场空间较中性预测变动区间在±10%范围内， 800V 渗透为碳化硅空间的关键影响指标。此外，我们认为，光伏 SiC 的加速渗透或将进一步为 SiC 市场空间提供超额机会。

2.产业链价值量：22-25E 降价假设下碳化硅器件各环节价值几何？

碳化硅衬底价值量较硅基晶圆呈现显著提升，其中 MOSFET 产品更重器件设计。以各环节价格为基础数据，我 们发现，在硅基晶圆中（以 12 寸 3D NAND 为例），衬底及外延分别占比 4.69%/5.22%，前道设计及制造占比 90%。而 6 寸碳化硅二极管中衬底占比显著提高至 40%。与器件设计制造基本一致；6 寸 SiC MOSFET 则向器 件设计端倾斜，占比提升至 62.5%，我们测算的 MOSFET 结构情况与 Yole 给出的 1200V 产品结构基本一致。

由于碳化硅产业链厂商纷纷开展产能扩张、工艺提升等规划，碳化硅成本将显著下降，基于前文测算的价值量分 布，我们给出各环节 22-25E 降价假设，SiC MOSFET 价值将由 2022 年 4000$/片下降至 2025 年 3065$/片。

3.供给端：海外大厂扩产热情高涨，国内电控碳化硅仍为空白

国际厂商 SiC 扩产持续，供给竞争激烈。根据 CASA，2021 年国际上第三代半导体领域至少有 9 起重点扩产 计划，其中涉及 SiC 产业链的包含 7 起，披露的扩产金额超过 80 亿元人民币。美国 II- VI 计划在五年内将 SiC 衬底（含 8 英寸）生产能力提高 5 至 10 倍；日本 Showa Denko 宣布投资 58 亿日元（3.4 亿人民币） 用于 SiC 晶圆和锂离子电池材料扩产，项目预计 2023 年 12 月完工；ROHM、韩国 SK 集团、Silicon Works、 Yes Power Technix 等近期均宣布 SiC 相关扩产计划。此外，国际汽车零部件供应商 Bosch 集团加强自主生产 SiC 芯片，其第二代产品预计明年投入量产。

SiC 市场起量期间，国内厂商抓住扩产机会布局碳化硅产业链，填补市场窗口。目前，国内碳化硅供应仍处于起 步期，且电控用碳化硅器件尚未实现 0 到 1 的突破，我们预计将于 2024 年实现上车。