中商情报网讯：碳化硅属于第三代半导体材料，处于宽禁带半导体产业的前端，是前沿、基础的核心关键材料。在“碳达峰、碳中和”的大背景下，绿色电力、储能、电动汽车等新能源行业迅猛发展，电气化和能源的高效利用将推动碳化硅半导体行业快速发展。
碳化硅产业链上游为的衬底和外延环节；中游为器件和模块制造环节，包括SiC二极管、SiCMOSFET、全SiC模块、SiC混合模块等；下游应用于5G通信、国防应用、数据传输、航空航天、新能源汽车、光伏产业、轨道交通、智能电网等领域。
作为第三代半导体材料的典型代表，碳化硅材料被认为是功率半导体行业未来主要发展趋势。从碳化硅器件的制造成本结构来看，衬底成本最大，占比达47%；其次是外延成本，占比为23%。这两大工序制备难度大，技术和资金壁垒高，是行业发展的关键环节。
碳化硅衬底是一种由碳和硅两种元素组成的化合物半导体单晶材料，按照电学性能的不同，碳化硅衬底可分为导电型碳化硅衬底和半绝缘型碳化硅衬底。根据Yole数据，2022年全球导电型碳化硅衬底和半绝缘型碳化硅衬底市场规模分别为5.12亿美元和2.42亿美元，预计到2023年市场规模将分别达到6.84亿美元和2.81亿美元。
碳化硅衬底的尺寸主要有2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）等规格。碳化硅衬底正在不断向大尺寸的方向发展，目前行业内公司主要量产产品尺寸集中在4英寸及6英寸，8英寸处于研发阶段。国内厂商中，天科合达、天岳先进为行业有突出贡献的公司，2022年天岳先进碳化硅衬底产量7.11万片，同比增长5.82%。
碳化硅外延片，是指在碳化硅衬底上生长了一层有一定要求的、与衬底晶相同的单晶薄膜（外延层）的碳化硅片。从价格来看，相较于成熟的硅片制造工艺，碳化硅外延短期内依然较为高昂。伴随衬底价格降低，未来外延价格有下降趋势。据CASA，2020年SiC外延片价格约为128元/平方厘米，预计到2025年价格将进一步下降，至2035年SiC外延片价格将降至90元/平方厘米。
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，将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率。随技术突破和成本的下降，碳化硅功率器件预计将大规模应用于电动汽车、充电桩、光伏新能源等所有的领域。根据Yole数据，2022年全球碳化硅功率器件市场规模达14.72亿美元，预计2023年市场规模将达到19.72亿美元。
从市场竞争格局来看，全球碳化硅器件市场格局仍由海外巨头主导，以意法半导体、英飞凌、科锐、罗姆半导体等为代表的企业占据了大部分市场占有率。国内厂商中，比亚迪已经在整车中率先使用SiC器件，比亚迪半导体率先实现了SiC三相全桥模块在电机驱动控制器中的大批量装车。
目前主流的射频器件有砷化镓、硅基LDMOS、碳化硅基氮化镓等不一样。碳化硅基氮化镓射频器件拥有非常良好的导热性能、高频率、高功率等优势，有望开启大范围的应用。根据Yole数据，随着通信基本的建设和军事应用的需求发展，全球氮化镓射频器件市场规模将持续增长，预计到2023年其市场规模将达到14.18亿美元。
中国是全球功率半导体最大的需求国，新能源光伏发展带动功率半导体需求的逐步提升，2022年中国功率半导体市场规模约191亿美元，预计2023年以碳化硅为代表的第三代半导体将保持迅速增加，到2027年市场规模有望达到238亿美元。
我国“十四五”规划已将碳化硅半导体纳入重点支持领域，随国家“新基建”战略的实施，碳化硅半导体将在5G基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心等新基建领域发挥及其重要的作用。多个方面数据显示，2021年中国碳化硅电力电子器件应用市场规模达到71.10亿元，同比增长51.9%，2022年进一步增至约99.55亿元。
中国碳化硅功率器件应用规模迅速增加的主要驱动因素之一是新能源汽车市场的快速渗透。2021年，新能源汽车占下游应用市场的份额为38%。其次是消费类电源，占比为22%；光伏逆变器占据着15%的份额。
更多资料请参考中商产业研究院发布的《中国碳化硅未来市场发展的潜力及投资机会研究报告》，同时中商产业研究院还提供产业大数据、产业情报、行业研究报告、行业白皮书、商业计划书、可行性研究报告、园区产业规划、产业链招商图谱、产业招商指引、产业链招商考察&推介会等服务。
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