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碳化硅东风在即，产业链爆发拐点将至

核心内容概览

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，因其在禁带宽度、导热率、击穿电场强度等方面的优异性能，正逐步在5G通信、新能源汽车、光伏、电力电子等领域实现替代。随着技术进步与市场需求增长，碳化硅产业链正迎来爆发拐点，尤其在衬底、外延和器件环节，国内外企业均在加速布局，推动产业规模化发展。

主要观点

• 第三代半导体材料：碳化硅与氮化镓为主要代表，性能优于硅基材料，在高压、高频、高温场景具有显著优势。
• 产业链结构：碳化硅产业链包括衬底、外延、器件及封测，其中衬底价值占比最高，约为46%，外延占23%，器件占22%。
• 市场增长潜力：预计2027年全球SiC功率半导体市场规模将突破62亿美元，2023年第三代半导体渗透率有望接近5%。
• 国内发展态势：2020年中国SiC、GaN电力电子器件应用市场规模达46.8亿元，同比增长90%，且在政策支持下实现逆势增长。
• 技术突破：衬底从4英寸向6英寸发展，外延技术逐步成熟，器件性能显著提升，国内企业正加速追赶国际先进水平。
• 行业趋势：大尺寸化是降低成本、提升良率的关键，8英寸衬底将成为未来主流，推动行业全面渗透。

关键信息

1. 衬底环节

• 市场格局：半绝缘型SiC衬底市场CR3达98%，导电型市场CR3为90%，Wolfspeed在导电型市场占据主导地位。
• 国内企业：
  • 天岳先进：国内半绝缘型衬底龙头，2020年产能达18万片/年，已进入全球前三。
  • 天科合达：国内导电型衬底龙头，2018年全球市场占有率1.7%，2020年营收占比达80%以上。
  • 露笑科技：6英寸导电型衬底产能达24万片/年，技术突破后可提升市场竞争力。
• 技术挑战：国内衬底良率较低，约为50%，与国外85%存在差距；产能与国外相比仍显不足。
• 发展趋势：衬底尺寸从4英寸向6英寸发展，未来有望实现8英寸量产，推动成本下降。

2. 外延环节

• 关键参数：厚度与掺杂浓度是外延工艺的核心指标，直接影响器件性能。
• 技术突破：东莞天域与瀚天天成在中低压外延技术上已较为成熟，瀚天天成已实现6英寸外延片量产。
• 缺陷控制：外延片需控制TSD、TED、BPD等缺陷，否则将影响器件性能与良率。
• 价格趋势：随着衬底成本下降，外延片价格预计从2020年的128元/平方厘米降至2025年的约71元/平方厘米。
• 市场格局：外延片主要由Aixtron、LPE、TEL、Nuflare等设备厂商提供，国内企业正逐步扩大产能。

3. 器件环节

• 性能优势：SiC器件在开关效率、损耗、尺寸、频率、体积等方面优于硅基器件，尤其在新能源汽车、光伏等领域表现突出。
• 市场规模：预计2030年全球SiC功率器件市场规模将突破500亿元，2020-2025年CAGR达34%。
• 市场格局：意法半导体、Wolfspeed、罗姆等占据主导地位，国内企业如斯达半导、时代电气等也在加速布局。
• 价格趋势：SiC器件价格因衬底成本优化而下降，与硅基器件价差缩小至2-3倍。

产业链发展建议

• 投资建议：关注技术领先、产能扩张快的龙头企业，包括：
  • 衬底：天岳先进、露笑科技、天科合达
  • 外延：东莞天域、瀚天天成
  • 器件：斯达半导、时代电气、新洁能、华润微、士兰微、扬杰科技、闻泰科技、捷捷微电

国内外差距

• 技术与产能：国外企业在SiC衬底、外延及器件制造方面具有先发优势，国内企业在良率、产能、尺寸等方面仍存在一定差距。
• 未来展望：随着国内企业技术进步与产能提升，有望实现国产替代，尤其在导电型衬底与器件制造方面。

总结

碳化硅作为第三代半导体材料，具有显著的性能优势，正逐步在多个领域替代硅基材料。随着衬底、外延及器件环节的技术突破与产能释放，碳化硅产业链将进入爆发期。国内外企业在技术与市场布局上各有优势，国内企业正在加速追赶，未来有望在SiC市场实现更大突破。