半导体行业SiC衬底：产业瓶颈亟待突破，国内厂商加速发展-20211123-安信证券-25页_1mb

报告摘要

碳化硅衬底产业分析总结

核心内容概述

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，因其优异的物理性能（如高禁带宽度、高热导率、高击穿电场强度等）被广泛应用于电力电子和射频领域，包括新能源汽车、光伏发电、5G通信等。碳化硅衬底是产业链上游的核心环节，技术壁垒高，成本占比约50%，直接影响下游器件的性能和应用扩展。

主要观点

碳化硅衬底是产业链核心环节
- 衬底制备工艺复杂，生长温度高达2300℃以上，良率低、成本高，是制约碳化硅应用放量的关键瓶颈。
- 衬底尺寸越大，单位芯片成本越低，未来大尺寸衬底（如8英寸）将成为重要发展方向。
- 2025年，6英寸衬底市场预计增长至40万片，而4英寸将逐步退出市场。
国际巨头主导市场，国内厂商加速追赶
- 国际企业如Cree、II-VI等占据主导地位，Cree在2020年出货量占全球45%，并已开始8英寸衬底量产。
- 国内厂商如露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳等已实现4-6英寸衬底量产，部分企业正在推进8英寸研发。
- 国内企业通过加大投资和技术积累，逐步缩小与国际龙头的差距，未来有望实现技术突破。
下游应用市场前景广阔
- 新能源汽车：SiC功率器件可显著提升系统效率，降低能耗，提高续航里程和充电速度。预计2025年新能源车中SiC衬底需求空间为37.5-45亿元。
- 光伏发电：SiC器件可显著提升光伏逆变器效率，降低损耗，预计2048年光伏逆变器中SiC功率器件占比可达85%。
- 5G通信：SiC基氮化镓射频器件成为5G基站功率放大器主流，推动半绝缘型SiC衬底需求增长。
技术难点与成本控制
- 生产工艺复杂，包括高温控制、长晶速度慢、晶型要求高、切割磨损大等。
- 通过扩大衬底尺寸、提高良率、优化切割工艺等方式，衬底成本有望逐步下降，预计2025年将降至500美元以下。

关键信息

碳化硅衬底制备方法：主流为PVT法（物理气相传输法），HT-CVD法和液相法也在探索中。
衬底类型：分为导电型（低电阻率）和半绝缘型（高电阻率），分别用于功率器件和射频器件。
国内厂商进展：
- 露笑科技：2021年实现6英寸导电型衬底小批量生产，投资6.95亿元建设6英寸产线。
- 三安光电：已实现6英寸SiC晶片规模化生产，2021年新增518家客户，出货量超过180家。
- 天科合达：国内最早实现SiC晶片产业化，拥有34项专利，2020年市占率升至5.3%。
- 山东天岳：拥有286项专利，2020年跻身半绝缘型SiC衬底全球前三。
国际厂商布局：
- Cree（现Wolfspeed）：主导市场，已量产8英寸衬底。
- II-VI：计划5年内将SiC衬底产能提升5-10倍。
- 英飞凌：预计2023年量产8英寸衬底，2025年目标实现8英寸器件量产。