深度报告-20230112-安信国际证券-TMT硬件行业深度_碳化硅_搭乘新能源发展东风_34页_2mb
报告摘要
碳化硅:搭乘新能源发展东风
核心内容概述
碳化硅(SiC)是一种突破性的第三代半导体材料,相较于第一代硅(Si)和第二代砷化镓(GaAs),SiC具有更宽的禁带宽度、更高的热导率、更高的饱和电子漂移速率和更高的击穿电场强度,使其在高压、高温和高频环境中表现出色。这些特性使SiC器件在新能源汽车、光伏、储能、通信等领域具有显著优势。
主要观点
- 性能优势:SiC器件具有高效率、开关速度快、低导通损耗、高能量密度和良好的热稳定性,能够显著降低电能转换系统成本并提升新能源车续航能力。
- 市场前景广阔:Yole预计,全球SiC功率半导体市场规模将从2021年的11亿美元增长至2027年的63亿美元,年复合增长率(CAGR)超过34%。新能源车将成为SiC市场的主要驱动力,预计至2027年将占全球SiC市场的79%。
- 技术壁垒与竞争格局:目前,SiC上中游产业链主要由美、日、欧企业主导,如Wolfspeed、II-VI、SiCrystal等,全球市场占有率总和超过90%。国内企业在技术、良率和性能方面仍与海外领先企业存在差距,短期内实现国产替代难度较大。
- 政策支持:多个国家和地区出台政策推动第三代半导体发展,包括欧盟的SPEED计划、美国的SWITCHES和NEXT计划,以及中国的“十四五”规划和相关税收优惠政策,为SiC行业提供重要支持。
- 产业链价值分布:SiC衬底材料成本占比最高,达到35%以上,是推动SiC器件价格的关键因素。未来随着8英寸衬底的量产和良率提升,SiC器件价格有望下降,进一步扩大市场应用。
- 公司推荐:包括Wolfspeed、On Semi、ST Micro、Infineon等海外公司,以及三安光电、斯达半导、天岳先进等国内企业。这些公司在SiC领域具备一定的技术实力和市场地位。
关键信息
技术特性
- 禁带宽度:SiC的禁带宽度约为硅片的3倍,极限工作温度可达600°C以上。
- 热导率:SiC的热导率约为硅片的2.67倍,有助于实现设备的小型化。
- 饱和电子漂移速率:SiC的饱和电子漂移速率约为硅片的2倍,有助于提升功率密度和工作频率。
- 导通电阻:SiC器件的导通电阻约为硅件的1/200,导通损耗显著降低。
应用领域
- 新能源汽车:SiC器件广泛应用于牵引逆变器、电源转换系统、车载充电系统等,有助于降低能耗、提升充电速度和功率密度。
- 光伏发电:SiC器件可将能量转换效率从96%提升至99%,并显著降低系统能量损耗。
- 储能与智能电网:SiC器件在这些领域具有良好的应用前景,有助于提升系统效率和稳定性。
- 通信与消费电子:SiC器件在高频和高功率应用中表现出色,适用于射频器件等。
市场规模预测
- 全球SiC功率半导体市场:预计2027年将突破60亿美元,年复合增长率(CAGR)超过34%。
- 新能源车市场:SiC器件在新能源车中的应用将快速增长,预计2027年新能源车应用市场份额将占全球SiC市场的79%。
- 市场渗透率:预计2024年SiC市场渗透率将突破10%,其中SiC在新能源车中的渗透率有望接近10%,而GaN的渗透率将达到3%。
行业竞争格局
- 海外企业主导:Wolfspeed、On Semi、ST Micro、Infineon等企业占据全球SiC市场的主要份额,其中Wolfspeed市场份额最大,达14%。
- 国内企业进展:三安光电、斯达半导、天岳先进等企业在SiC领域取得一定进展,但技术、良率和性能仍需进一步提升。
公司推荐
海外公司
- Wolfspeed (WOLF.US):全球SiC产业龙头,提供从衬底制造到器件生产的全流程服务。公司已建成全球最大的8英寸SiC衬底生产基地,技术领先。
- On Semi (ON.US):提供从衬底到器件的全流程服务,2022年与各大客户签订40亿美元的长期供应合同。
- ST Micro (STM.US):全球SiC功率器件市场份额约为38%,与Soitec合作引进8英寸SiC技术。
- Infineon (IFNNY.US):全球SiC功率器件市场占有率约为21%,产品线覆盖广泛。
国内公司
- 三安光电 (600703.SH):在SiC领域实现多点突破,2021年募资35亿元用于SiC芯片研发和产业化项目,产品已应用于新能源车等领域。
- 斯达半导 (603290.SH):国内SiC IGBT器件国产化领军企业,产品覆盖600-3300V电压等级,与Wolfspeed合作开发1200V SiC功率模块。
- 天岳先进 (688234.SH):专注于SiC衬底研发与制造,2020年全球半绝缘型SiC衬底市场占有率达30%,已实现8英寸导电型衬底研发突破。
风险提示
- 新能源车销量与SiC渗透率不及预期;
- 行业竞争加剧;
- SiC国产替代进度不及预期;
- 国际政策变化风险。
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