SiC碳化硅行业深度报告：SiC全产业链拆解（156页）

行业报告下载 2022年11月30日 07:16 管理员

SiC 禁带宽度决定了它能够以更高的掺杂浓度、更薄的膜厚漂移层制作出 600V 以上的高压功率器件（对于相同耐压的产品、同样的导通电阻，芯片尺寸更小）； SiC 饱和电子漂移速率高，所以 SiC 器件能实现更高的工作频率和更高的功率密度，因频率的提升减少了电感、变压器等外围组件体积，从而降低了组成系统后的体积及其他组件成本。 SiC 带隙宽并且导热率显著，不仅在高温条件下也能稳定工作，器件散热更容易，因此对散热系统要求更低。SiC SBD 与 Si FRD 开启电压都小于 1V，但 SiC SBD 的温度依存性与 Si FRD 不同：温度越高，导通阻抗就会增加，VF 值会变大，不易发生热失控，提升系统的安全性和可靠性。同等温度条件下，IF=10A 时 SiC 与硅二极管正向导通电压比对，SiC 肖特基二极管的导通压降为 1.5V，硅快速恢复二极管的导通压降为 1.7V,SiC 材料性能好于硅材料。此外，Si MOSFET 的漂移层电阻在温升 100℃时会变为原来 2 倍，但 SiC MOSFET 的漂移层电阻占比小，其他电阻如沟道电阻在高温时会稍微下降，n+ 基板的电阻几乎没有温度依存性，因此在高温条件下导通电阻也不容易升高。2021-27 年全球 SiC 功率器件市场规模 CAGR 为 34%。SiC 器件被广泛用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、国防军工等领域。Yole 数据显示，全球 SiC 功率器件市场规模将由 2021 年的 10.9 亿美元增长至 2027 年的 62.97 亿美元，2021-27 年 CAGR+34%。此外，根据 CASA Research 统计，2020 年国内 SiC、GaN 电力电子器件市场规模约为 46.8 亿元，较上年同比增长 90%，占分立器件的比例为 1.6%。

并且预计未来五年 SiC、GaN 将以 45%的年复合增长率增至近 300 亿元。根据 Yole，新能源汽车、光伏储能是 SiC 市场增长的主要驱动力。 1）全球新能源汽车 SiC 功率器件市场规模 2019 年为 2.3 亿美元，占比为 41.6%， 2021 年 6.8 亿，占比为 62.8%，预计至 2027 年增加至 49.9 亿美元，占比提升至 79.2%，2021-27 年 CAGR 为 39.2%。 2）光伏储能是 SiC 功率器件第二大应用市场，2021 年该全球市场规模为 1.5 亿美元，预计至 2027 年增加至 4.6 亿美元，2021-27 年 CAGR 为 20.0%。据 CASA 预测，2021-26 年中国第三代半导体电力电子市场将保持 40%年均增速，到 2026 年市场规模有望达 500 亿元。其中，车用第三代半导体市场将从 40.5 亿元增长至 267.3 亿元；充电桩用第三代半导体市场从 0.54 亿元增长至 24.9 亿元；光伏用第三代半导体市场从 5 亿元增长至 20 亿元。SiC 功率器件做电驱，电力损耗有效下降。新能源汽车系统架构中涉及到功率半导体应用的组件包括：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。其中电驱是 SiC 功率器件最主要的应用部位，行业内也都率先在电驱采用 SiC 器件。根据美国能源部对纯电动车Nissan-Leaf的能耗分析，电驱能量损耗约为16%，其中功率器件占其中的 40%，因此，电控里功率器件能量损耗约占整车的 6.4%。若使用 SiC 器件，通过导通/开关等维度，总损耗相比硅器件下降 70%，全车总损耗下降约 4.48%，也相当于相同的电池容量下行驶里程提升比例。据汽车之家拆分，动力电池占纯电动汽车总成本的 40%-50%，假设某中高端电动车价格为 20 万元，电池成本约 8-10 万元，如以 SiC 方案提升里程 5%计算，相同性能的产品条件下，仅电池系统就为总成本节省 4000-5000 元。