碳化硅优势与国内厂商进展如何？

海外大厂收缩，SiC竞争格局或收敛。

1.碳化硅具有耐高温、高压等优势，渗透率提升空间大

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。根据Yole数据，2024年全球第三代半导体材料SiC渗透率为 15%。

1）宽禁带：高稳定性+高击穿电场强度。碳化硅的禁带宽度是硅的3倍，使得其具有更好的稳定性，宽禁带同时也有助于 提高击穿电场强度（击穿电场是硅的10倍），使其具有更好的耐热性和耐高压性、高频性。

2）热导率：散热性能好。SiC热导率是Si的2-3倍，热阻更低，更耐高温（工作结温更高可达200℃以上，极限工作结可 达600℃，而Si的工作极限温度为150℃），产生的热量更容易传输到散热器和环境中。

3）高饱和电子漂移速率：能量损耗更低。碳化硅的饱和电子漂移速率为硅的2-3倍，导通电阻更低，能够大幅度降低导通 损耗，同时有更高的切换频率。在1kV电压等级下，SiC基单极性器件的导通电阻是Si基器件的1/60。

海外大厂收缩，SiC竞争格局或收敛

Wolfspeed：2024年关闭达勒姆6英寸工厂，2025年5月正式启动破产保护申请程序，6月宣布将 依据重组协议申请破产。 瑞萨电子：终止原定2025年量产的群马县SiC工厂计划，解散业务团队。

2. 国内厂商在各环节打破垄断

衬底：晶体生长是核心难点

晶体生长是核心难点： 1）SiC晶棒生长速度慢。长度约2cm的SiC晶棒大约需要7-10天的生长时间，生长速度仅为Si晶棒的几十 分之一； 2）晶体生长对各种参数要求高，工艺复杂。在晶体生长过程中需要精确控制硅碳比、生长温度梯度等参 数，并且生长过程不可见。

碳化硅衬底分为导电型和半绝缘型衬底：在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层，可制成二极管、MOSFET等功率器件，主要应用于新能源汽 车、光伏发电等领域； 在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层，可制成HEMT等微波射频器件，主要应用于5G通讯、卫星 等领域。

2020年衬底与外延占据70%的成本，近几年占比下降

衬底与外延占据70%的碳化硅器件成本。 碳化硅产业链主要分为衬底、外延、器件和应用四大环节。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%，是碳化硅产业链制造的重要组成部分，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。 近几年衬底价格快速下降，外延+衬底占制造成本比例下降，我们预计最终占比在40%以内。

AR眼镜打开碳化硅衬底的第二增长曲线

AR眼镜市场半绝缘SiC未来的需求量有望达百万片量级。假设2027年全球AR眼镜出货量达150万台， 基于碳化硅镜片的AR设备出货量达50万台，6英寸半绝缘SiC衬底需求量超25万片；2030年预计全球 AR眼镜超800万台，假设碳化硅镜片的AR渗透率达50%，则8英寸衬底需求量有望超100万片。衍射光波导最初设计制作在玻璃镜片上，但玻璃材料在镜片重量、加工难度、彩虹效应、视场角、散热性能以及 硬度与耐磨性等方面存在诸多不足。而无色透明的碳化硅半导体材料凭借高折射率（2.7）、高硬度、低光学损 耗、优异导热性能，或是下一代人机交互入口的“AI+AR”眼镜核心材料。据行家Research数据，AR波导镜片所需高纯半绝缘SiC衬底，一片6英寸衬底可供2副眼镜，一片8英寸晶圆可做 3-4副眼镜。

外延：处产业链中间环节，具有定制化特性

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。 1）随着器件耐压性能的提高，对应的外延层厚度增加，对厚度和电阻率均匀性以及缺陷密度的控制就变得困 难。一般电压600V左右时，需要的外延层厚度约在6微米；电压在1200-1700V时，外延层厚度达10-15微米； 若电压达到一万伏以上时，可能需要100微米以上的外延层厚度。 2）CVD（化学气相沉积）是外延生长中最常用的方法。国内碳化硅外延技术在高压应用领域受限制，厚度 和参杂浓度均匀性是最关键的参数。 外延层对器件性能影响大，处产业链中间环节。外延缺陷会对器件击穿电压造成影响，使得器件良率提升难度大；同时，外延层的质量又受到晶体和衬底加 工质量的影响，处产业链中间环节。