碳化硅行业深度报告:新材料定义新机遇,SiC引领行业变革

碳化硅:第三代半导体突破性材料。

➢ 碳化硅:第三代半导体突破性材料。SiC 是第三代半导体材料,其具备极好的耐压性、导热性和耐热性,是制造功率器件、大功率射频器件的突破性材料。根据 Wolfspeed 预计,2022 年全球碳化硅器件市场规模达 43 亿美元,2026年碳化硅器件市场规模有望成长至 89 亿美元。当前 SiC 功率器件价格较高,是硅基 IGBT 的 3~5 倍左右,但凭借优异的系统节能特性,SiC 器件开始在新能源汽车、光伏、储能等领域替代硅基器件。

➢ SiC 引领行业变革,新需求快速涌现。新能源汽车是碳化硅功率器件下游第一大应用市场,根据我们测算,2026 年全球应用于新能源汽车主驱逆变器的 SiC器件市场规模有望达 44 亿美元。为了提升电动汽车充电速度、缓解里程焦虑,小鹏、比亚迪、长城、保时捷、现代等整车厂陆续推出 800V 高压平台车型,有望推动 SiC 器件在新能源汽车中渗透率进一步提升。

➢ 国际巨头垄断行业,国产厂商加速破局。当前全球 SiC 衬底总年产能约在40~60 万片等效 6 英寸,无法满足下游旺盛需求。根据 Yole 预测,随着衬底厂商技术进步、产能进一步扩张,2025 年 6 英寸导电型衬底价格有望降至 590 美元,这将带动 SiC 器件渗透率提升,有望在未来与 Si-IGBT 双雄并驱。此外,当前 Wolfspeed、II-IV、罗姆三家海外大厂占据了全球 89%导电型衬底市场,意法半导体、英飞凌、安森美、Wolfspeed 等六家海外大厂占据了全球 99%碳化硅功率器件市场,行业格局被海外大厂垄断,国内厂商正在加速破局。

➢ 新需求带来新机遇,技术进步推动新未来。对于 SiC 衬底制造来说,PVT 法生长速率慢、制备难度大、晶锭良率低,因此产能提升较慢,但衬底制造各环节均有工艺改善空间,溶液生长法、激光切割等技术的进步等有望推动衬底产能进一步提升,衬底有望持续降本。对于 SiC 器件制造来说,由于 SiC 材料透明、离子扩散温度高等特性,在器件制造过程中光刻对准、高能离子注入、高温退火工艺、栅氧质量控制、蚀刻工艺等环节相较硅基器件难度较大,器件制造扩产较为困难。对于 SiC 功率模块来说,由于 SiC 器件耐受工作温度较高,AMB 基板凭借更高的热导率等性能优势,成为 SiC 器件导热基板材料首选。

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