深度报告-20201221-安信证券-其他专用机械行业深度分析_光伏_新能车普及_吹响SiC材料_设备大发展号角_23页_2mb

光伏与新能源车推动SiC材料与设备快速发展总结

核心内容概览

SiC（碳化硅）材料因其在电力电子领域的显著性能优势，正逐步取代传统的Si（硅）基功率器件，成为下一代功率半导体的主流材料。随着新能源汽车和光伏行业的快速发展，SiC市场迎来了爆发式增长。预计至2025年，全球SiC功率半导体市场规模将从2019年的5.4亿美元增长至25.6亿美元，年复合增长率达30%。此外，SiC在新能源汽车和光伏逆变器中的应用将显著提升其市场渗透率。

主要观点

• 市场规模与增长潜力：2020年全球功率半导体市场规模约为431亿美元，预计2024年将突破500亿美元。SiC器件在新能源车及光伏领域具有显著的市场增长潜力，预计2022~2023年将实现性价比拐点。
• 性能优势：SiC器件相比Si基器件具有更低的能量损耗、更高的耐压和耐高温能力，适合高功率、高温、高频的应用场景。SiC MOSFET和SBD在新能源汽车和光伏逆变器中表现出显著的降损效果。
• 成本下降趋势：SiC器件成本近年来持续下降，年降幅高达36~46%。随着产能扩张和技术进步，成本有望进一步下降，从而推动其大规模应用。
• 国内产业链发展：中国已基本实现SiC衬底、外延、器件设计、制造、封测及生产设备的全产业链覆盖，具备良好的发展潜力。
• 设备市场前景：随着SiC产能扩张，国内SiC长晶炉和外延设备市场空间预计达50~80亿元。晶盛机电、华峰测控和天通股份等企业有望受益。

关键信息

全球市场概况

• 全球功率半导体市场预计在2024年突破500亿美元，新能源汽车和光伏行业是主要增长动力。
• 2025年全球SiC功率半导体市场规模预计达25.6亿美元，新能源车和光伏行业将推动其进一步增长。

新能源汽车应用

• 新能源汽车的电动化程度提升，使单台车辆所需功率半导体价值显著增加。
• SiC在新能源汽车OBC、DC/DC、逆变器、充电桩等关键部件中应用广泛，特斯拉已采用全SiC模块。
• SiC MOSFET相较于Si IGBT可节省约80%的能量损耗，有助于提升续航里程和降低整车成本。

光伏行业应用

• 光伏逆变器中SiC器件的渗透率正在提升，预计2025年将达50%。
• SiC功率模块可将逆变器转换效率提升至99%以上，同时显著降低能量损耗。

国内产业链发展

• 国内已实现SiC衬底、外延、器件制造等全产业链覆盖，未来两年预计扩产97.5万片。
• 6英寸SiC衬底和外延片已实现规模化生产，8英寸正在研发中。

设备市场

• 长晶炉及外延炉市场空间预计在25~50亿元（长晶炉）和25~30亿元（外延炉）。
• 国内企业如晶盛机电、华峰测控、天通股份已具备一定的研发能力，并在逐步实现国产替代。

投资建议

• 晶盛机电：SiC长晶炉和外延炉制造龙头，技术进展迅速，市场占有率高。
• 华峰测控：半导体测试设备龙头，布局SiC检测设备，有望在SiC检测领域率先突破。
• 天通股份：SiC材料及设备研发稳步推进，具备较强的研发实力和市场前景。

风险提示

• 国内SiC研发进度不及预期
• 市场需求不及预期
• 新能源汽车需求不及预期

图表与数据概览

• 图1：全球功率半导体市场规模增长趋势（2020~2025）
• 图2：中国功率半导体市场规模增长趋势（2020~2025）
• 图3：2019年全球功率半导体下游市场分布
• 图4：2019~2025年功率器件市场规模预测
• 图5：新能源汽车按电动化程度划分所需半导体规模
• 图6：SiC MOSFET与Si IGBT在开关关断损耗上的对比
• 图7：SiC MOSFET与Si IGBT在开关导通损耗上的对比
• 图8：SiC与Si器件的性能对比
• 图9：SiC生长制备环节及应用分类
• 图10：SiC与Si二极管价格对比
• 图11：SiC与Si晶闸管价格对比
• 图12：不同材料功率器件的性能对比
• 图13：SiC不同功率范围器件的下游应用
• 图14：2019~2025年SiC功率半导体市场规模
• 图15：2019~2025年SiC各下游应用的复合增长率
• 图16：SiC在新能源汽车中的应用
• 图17：SiC MOSFET节省损耗约80%
• 图18：SiC MOSFET降低成本约200美元
• 图19：SiC在新能源汽车中的应用
• 图20：SiC器件替代时间节点
• 图21：光伏逆变器中SiC功率器件占比预测
• 图22：全球光伏装机量预测
• 图23：SiC产业链全景图
• 图24：SiC衬底市场格局
• 图25：SiC衬底市场规模
• 图26：SiC长晶炉示意图
• 图27：SiC外延炉示意图

表格与数据概览

• 表1：功率器件分类
• 表2：SiC与传统材料性能对比
• 表3：汽车厂商与SiC厂商合作案例
• 表4：国内外厂商SiC器件研制情况
• 表5：Si与SiC制备流程对比
• 表6：国内设备厂商研发进度
• 表7：海内外SiC扩产计划
• 表8：国内外SiC研发及量产时间对比
• 表9：长晶炉及外延炉市场空间测算

结论

SiC材料与设备市场正迎来快速发展机遇，特别是在新能源汽车和光伏行业。随着成本下降、性能提升和国内产业链的完善，SiC有望在未来几年实现大规模应用，带动相关设备厂商的快速发展。