碳化硅器件特点、市场份额及应用情况如何？

碳化硅功率器件在新能源汽车、光伏新能源、轨道交通、智能电网、家电等领域均有广 泛应用前景。

1.第三代半导体特点卓越，发展迅速

第三代半导体材料以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等为代表，因具有宽禁带、高电 导率、高热导率、高抗辐射能力等优点，更适合在高压、高频、高功率、高温等领域中 应用，例如射频通信、雷达、电源管理、汽车电子、电力电子等 。与第一代半导体材料Si相比，碳化硅具备更高的击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导性和 热稳定性 。碳化硅器件更高效节能、更能实现系统小型化：1）碳化硅更低的导通电阻阻值有利于模块的 小型化；2）碳化硅高频的特点有利于周边部品的更小型化；3）碳化硅更耐高温的特点使得器 件冷却结构简洁化。

2.衬底与外延占据70%的生产成本

衬底与外延占据70%的碳化硅器件成本。根据中商产业研究院数据，碳化硅器件的成本 构成中，衬底、外延、前段、研发费用和其他分别占比为47%，23%，19%，6%， 5%，衬底+外延合计约70%，是碳化硅器件制造产业链的重要组成部分。受制于材料端的制备难度大，良率低，产能小，目前碳化硅衬底及外延层的价值量明显高于硅 材料（12英寸硅晶圆衬底+外延的价值量占比约11%） 。衬底和外延层的缺陷水平的降低、掺杂的精准控制及掺杂的均匀性对碳化硅器件的应用至关重 要。

衬底：海外厂商垄断，但国产替代空间大

海外厂商垄断碳化硅衬底市场，但国产替代空间大 。 2020年全球导电型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed独占62%的市场份额，CR3约89%，国内 份额最大的天科合达仅占4%。2020年全球半绝缘型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed、II-VI分 别占33%、35%的市场份额，CR2约68%，国内山东天岳占30%。未来几年，我们认为随着国内外新能源车和光伏发电等下游需求不断增长，碳化硅衬底的市场 规模有望快速增长。Wolfspeed预测，2026年碳化硅衬底市场规模有望达到17亿美元， 2022-2026年复合增速达到25%。

外延：质量对器件影响大，中国企业相继布局

外延设备国外垄断，国内以外延晶片为切入点 。 外延设备被行业四大龙头企业德国的Aixtron、意大利的LPE、日本的TEL和Nuflare所垄断，主 流SiC高温外延设备交付周期已拉长至1.5-2年左右，中国难以进入技术壁垒较高的外延设备领域， 以外延晶片生产为主要切入方向。外延是指在碳化硅衬底上，经过外延工艺生长出特定单晶薄膜。 外延层对器件性能影响大，处产业链中间环节；碳化硅外延晶片市场呈现出双寡头垄断 格局，海外厂商占据主要市场 。根据Yole数据，2020年全球碳化硅外延晶片市场中，Wolfspeed占52%，Showa Denko占43%， CR2共占95%。中国厂商相较于海外厂商在外延晶片生产技术上稍有落后，目前中国SiC外延晶 片主要产线均为4英寸和6英寸,而美国、日本已开始试产8英寸的SiC外延晶片。

3.下游应用广泛，新能源拉动需求提升

碳化硅功率器件在新能源汽车、光伏新能源、轨道交通、智能电网、家电等领域均有广 泛应用前景。2021年碳化硅功率器件分别在新能源汽车、电源、光伏等领域应用占比 为30%、22%和15%。 根据Yole数据，全球碳化硅功率器件市场规模预计将从2021年10.9亿美元增长至2027年62.97 亿美元，CAGR达34%，其中新能源车（主逆变器和充电机）、光伏及储能系统贡献了主要增 量。新能源车将由从2021年6.85亿美元增长至2027年49.86亿美元，为最大增量领域；光伏及 储能预计2027年增长至4.58亿美元；此外轨道交通领域预计也会为功率器件市场贡献超过1亿 美元的增量空间。