【亿渡数据】2022年中国SIC碳化硅器件行业深度研究报告_65页_4mb

2022年中国SiC碳化硅器件行业深度研究报告总结

行业概况

行业定义与分类

碳化硅器件是以碳化硅（SiC）为原材料制成的器件，主要分为导电型碳化硅功率器件和半绝缘型碳化硅基射频器件。导电型碳化硅功率器件用于电力电子变换装置，如电动汽车、光伏新能源、轨道交通等领域；半绝缘型碳化硅基射频器件主要用于5G通信、卫星通信、雷达等高频率应用领域。

核心优势

相比传统硅材料，碳化硅具有更宽的禁带宽度（约为硅的3倍），更高的热导率（约为硅的4-5倍），更高的击穿电场强度（约为硅的8-10倍），以及更高的电子饱和漂移速率（约为硅的2-3倍）。这些特性使得碳化硅器件在高压、高温、高频等场景下表现优异。

市场规模

2021年全球导电型碳化硅功率器件市场规模为10.90亿美元，预计到2027年将增长至62.97亿美元，年复合增长率达34%。半绝缘型碳化硅基射频器件市场规模预计在2026年将增长至22.22亿美元，年复合增速为17%。

行业技术情况

国内外技术差距

国内企业在衬底、外延、器件制造、封装和可靠性方面均存在技术差距，尤其是在衬底尺寸、良率、产能等方面，落后于国外企业。国内主要以4英寸和6英寸衬底为主，8英寸衬底仍处于研发阶段。

技术难点与发展趋势

碳化硅衬底加工存在技术难点，如切片、薄化和抛光工艺复杂，良率偏低，影响成本和市场渗透率。未来，随着技术进步和规模经济，衬底尺寸将逐步向8英寸发展，推动产业链降本。

成本控制技术路径

降低碳化硅器件成本的路径主要包括：扩大晶圆尺寸（如从6英寸向8英寸转移）、改进长晶工艺以提升生产效率、优化切片工艺以减少材料损耗和提升良率。

产业链上游分析——衬底

衬底定义与分类

衬底是用于生长外延层的洁净单晶圆薄片，分为导电型衬底（电阻率约为15-30mΩ·cm）和半绝缘型衬底（电阻率≥10⁵Ω·cm）。导电型衬底主要用于功率器件，半绝缘型衬底则用于射频器件。

市场规模与发展趋势

2021年全球导电型SiC衬底市场规模为2.8亿美元，预计到2027年将增至21.6亿美元。半绝缘型SiC衬底市场规模预计从2.1亿美元增长至4.33亿美元。全球市场集中度高，CR3均超过90%，其中Wolfspeed在导电型衬底市场占比超过50%。

国内衬底产能布局

国内主要以4英寸和6英寸衬底为主，部分企业已实现6英寸衬底规模化生产，如天科合达、山东天岳等。8英寸衬底仍处于研发阶段，未来有望实现量产。

产业链上游分析——外延

外延定义与重要性

外延工艺是在衬底上生长一层单晶薄膜，用于制造器件。导电型衬底生长同质外延层，半绝缘型衬底生长异质外延层（如氮化镓外延层）。外延质量对器件性能有重要影响，其关键参数包括厚度和掺杂浓度。

外延技术难点

外延过程中会产生各种缺陷，如微管、位错、堆垛层错等，影响器件性能和可靠性。目前，国内外延技术仍处于发展阶段，生长速度和良率有待提升。

国内外延发展现状

国内外延企业主要集中在6英寸工艺，部分企业开始布局8英寸。外延设备国产化率低，主要依赖进口，如意大利LPE、德国Aixtron、日本Nufare等企业。

产业链中游分析——器件制造

器件设计与制造

碳化硅器件设计与制造流程包括外延、光刻、刻蚀、离子注入、沉积等。器件制造环节对技术要求较高，影响最终产品性能。

器件种类与应用

主要器件包括肖特基二极管（SBD）、MOSFET、IGBT等，用于电动汽车、光伏、轨道交通等。半绝缘型衬底上生长氮化镓外延层，制造HEMT等射频器件，用于5G通信、卫星通信等。

产业链下游分析——终端应用

应用领域

碳化硅器件广泛应用于新能源汽车、光伏、轨道交通、5G通信、卫星通信、雷达等。其中，新能源汽车是最大应用领域，占导电型碳化硅器件市场75%以上。

市场前景

随着5G、新能源汽车、光伏发电和轨道交通的发展，碳化硅器件市场需求持续增长。预计2027年全球导电型碳化硅功率器件市场规模将突破60亿美元。

行业企业分析

主要企业

• 株洲中车时代电气股份有限公司：在电力电子领域有深厚积累。
• 嘉兴斯达半导体股份有限公司：专注于SiC器件研发与生产。
• 无锡新洁能股份有限公司：具备SiC器件制造能力。
• 山东天岳先进科技股份有限公司：在SiC衬底制造方面发展迅速。
• 广东天域半导体股份有限公司：在SiC外延和器件制造领域有布局。

行业政策与市场前景

政策支持

近年来，国家出台多项政策支持第三代半导体发展，如“十三五”国家科技创新规划、十四五规划等。地方政策如上海、广东、湖南、山东等省市也出台了相应支持措施。

市场前景

巨大的市场需求、持续下行的成本、技术自主可控的迫切需求和政府政策支持将使碳化硅行业迎来发展机遇。未来，随着8英寸衬底和外延技术的成熟，碳化硅器件成本有望进一步下降，推动其在各领域的广泛应用。

总结

• 碳化硅器件在性能上显著优于传统硅器件，尤其在高压、高温、高频等应用场景。
• 行业面临的主要挑战包括衬底良率低、外延设备依赖进口、技术与人才缺乏等。
• 国内企业在衬底和外延技术上逐步追赶，部分企业已实现6英寸衬底规模化生产。
• 未来随着技术进步和政策支持，碳化硅器件市场规模将持续扩大，国内企业有望在8英寸技术上实现突破，推动行业进一步发展。