深度报告-20221031-中国银河-第三代半导体行业深度报告_电力电子器件领域_碳化硅大有可为_81页_6mb

第三代半导体行业深度报告总结

核心内容概述

第三代半导体材料是指带隙宽度达到2.0-6.0eV的宽禁带半导体材料，主要包括碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。相比硅基材料，SiC材料在热导率、开关频率、电子迁移率和击穿场强等方面具备显著优势，因此在高压大功率电力电子器件制造中表现出更高的效率和功率密度。SiC材料的商业化落地速度较快，尤其是在新能源汽车、光伏、轨道交通等领域，具有广阔的市场前景。

主要观点与关键信息

1. 市场空间与发展前景

• 全球SiC器件市场规模预计从2021年的10.90亿美元增长至2027年的62.97亿美元，复合年增长率（CAGR）达34%。
• 新能源产业链和充电基础设施是增长最快的细分领域，预计到2030年，新能源汽车充电需求将高达2710亿千瓦时，充电桩数量预计从300万增长至4000万，年复合增速约30%。
• 全球新能源汽车功率半导体市场规模预计2025年将达72.7亿美元，CAGR为43.6%；2030年有望达到171.2亿美元。

2. 技术优势与应用场景

• SiC材料具备更高的击穿电场强度、更低的导通电阻、更高的开关频率和更优的热导率，使其适用于高压、高频和大电流场景。
• 在新能源汽车中，SiC器件广泛应用于主驱逆变器、OBC（车载充电器）、DC/DC转换器和大功率充电器，能显著降低系统损耗，提升效率，缩小体积和重量。
• 在光伏逆变器领域，SiC器件具有更高的转换效率（可达99%），且使用寿命更长，因此成为未来光伏领域功率器件的主要材料。

3. 产业链现状与发展趋势

• SiC产业链主要包括衬底、外延、设计、器件和封装模块等环节，其中衬底为价值链核心，占比达47%。
• 当前SiC衬底主要为4英寸和6英寸，8英寸正在逐步推进，未来将实现规模化生产。
• 未来随着衬底和外延工艺的成熟，衬底价格预计每年下降8%，推动SiC器件的降本增效和商业化落地。

4. 国内外企业竞争格局

• 海外厂商如Wolfspeed、Rohm、ST、英飞凌等在SiC产业链中占据主导地位，具备先发优势。
• 国内企业如天岳先进、天科合达、斯达半导、时代电气、新洁能、士兰微、东微半导等正加速追赶，部分企业已具备一定的产业化能力。

5. 衬底与外延技术

• SiC衬底主要通过PVT（物理气相输运法）工艺制备，是当前商业化应用的主流方式。
• PVT法虽然工艺成熟，但存在生长速率低、缺陷控制难等问题。HTCVD和LPE技术具备更高的纯度和掺杂可控性，但尚未大规模应用。
• 外延设备被海外企业垄断，国内厂商如东莞天域、瀚天天成等已实现4-6英寸外延片的供应，但设备工艺和良率仍需提升。

6. 器件设计与制造

• SiC二极管已实现商业化，而SiC MOSFET仍面临技术挑战，主要由海外厂商主导。
• 国内厂商如斯达半导、新洁能、瀚芯等正在推进沟槽型SiC MOSFET设计，未来技术演进方向为降低沟槽底部氧化层工作电场强度，以避免专利侵权和控制制造成本。
• 未来SiC器件的制造将逐步向沟槽型结构发展，以提升性能和降低成本。

7. 封装材料

• AMB（银烧结）陶瓷基板因其高热导率和低热膨胀系数，成为SiC功率器件封装的优选材料。
• AMB基板市场规模预计从2020年的4.2亿美元增长至2026年的16.4亿美元，CAGR达25.5%。
• 国内企业如博敏电子、圣达科技等正在加速布局AMB基板市场，有望实现国产替代。

重点公司分析与投资建议

领先企业

• 三安光电：IDM全产业链布局，具备SiC衬底和外延能力。
• 天岳先进、天科合达：国内优秀衬底厂商，具备一定的产业化能力。
• 斯达半导、时代电气、新洁能、士兰微、东微半导：具备SiC器件设计能力，未来有望实现大规模商业化。
• 博敏电子：布局SiC封装材料，AMBSiN基板具备增长潜力。

投资建议

• 关注国内SiC产业链中具备领先技术的优质厂商，尤其是在衬底、外延、设计和封装材料领域。
• 随着SiC衬底和外延工艺的逐步成熟，以及市场渗透率的提升，国内企业在SiC领域具备弯道超车的潜力。

风险提示

• 地缘政治风险及宏观经济波动可能影响SiC行业发展。
• 衬底和外延产能扩张周期可能滞后于预期，影响成本下降速度。
• 下游行业对SiC器件的渗透率提升可能不及预期。
• SiC器件成本下降程度可能受限于技术进步和市场接受度。