碳化硅行业报告：SiC碳化硅产业链加速国产替代（29页）

行业报告下载 2022年09月26日 08:42 管理员

技术产业化路径明确，衬底和外延占据主要价值。碳化硅产业链分为衬底、外延、器件和应用四部分。其中，衬底、外延、前段、研发费用和其他分别在碳化硅器件制造成本中占比 47%，23%，19%，6%，5%。目前主流制造衬底的方式首先以物理气相升华法，在高温真空环境下将粉料升华，通过温场的控制在籽晶表面生长出碳化硅晶体。以碳化硅晶片为衬底，使用化学气相沉积法，在晶片上淀积一层单晶形成外延片。其中，在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层，可制成功率器件，主要应用于电动车、光伏等领域；在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层，可进一步制成射频器件，应用于 5G 通讯等领域。碳化硅功率器件替代优势明显，在高压高功率领域性能强劲。功率器件是电力电子行业的重要基础元器件之一，作用是实现对电能的处理、转换和控制，主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT 等。碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势，根据科锐和应用材料公司官网数据显示，相较于硅基功率器件，碳化硅基 MOSFET 尺寸可以减少为同电压硅基 MOSFET 的十分之一，能量损耗可以减少为同开关频率硅基 IGBT 的 30%。

SiC 功率器件下游应用广泛，市场快速放量。得益于优异的能源转换效率，碳化硅功率器件在电动汽车/充电桩、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。根据 Yole 数据显示，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，年均复合增长率达 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；光伏及储能预计增长至 2027 年 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。电动车领域新应用不断出现，汽车厂商积极启用碳化硅战略。电动汽车行业是市场空间巨大的新兴市场，随着电动汽车的发展，对功率半导体器件需求量日益增加。目前碳化硅功率器件在电机驱动系统、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（车载 DC/DC）和非车载充电桩的使用已经比较普遍。Cree 预测 SiC 逆变器能够提升电动车 5-10%的续航，并节省 400-800 美元的电池成本（80kWh 电池、102 美元/kWh），与新增 200 美元的 SiC 器件成本抵消后，能够实现至少 200 美元的单车成本下降。2021 年特斯拉 Model3 的主逆变器率先采用 24 个碳化硅 MOSFET 功率模块，比亚迪也迅速跟进，在汉 EV 上搭载了自主研发的 SiC 功率模块。充电桩产品由于成本的原因，目前使用比例还相对较低，但部分厂商已开始利用碳化硅器件的优势，通过降低冷却等系统的整体成本找到了利基市场。