金属新材料行业专题报告：碳化硅，第三代半导体之星-20230414-浙商证券-23页_1mb

报告摘要

金属新材料：碳化硅行业专题报告总结

核心内容

碳化硅（SiC）作为第三代宽禁带半导体材料，因其在禁带宽度、击穿电场、热导率、电子饱和速率等方面具有显著优势，成为满足高功率、高电压、高频率需求的关键材料。其应用范围广泛，包括智能电网、新能源汽车、光伏风电、5G通信等领域，尤其在新能源汽车领域表现出强劲的增长潜力。

主要观点

电气性能优异：碳化硅具备耐高温、耐高压、耐高频和低能量损耗等特性，可显著提升功率转换效率，降低系统成本，提高设备性能。
制造工艺复杂：碳化硅制造涉及单晶生长、切片、外延、晶圆设计、制造、封装等环节，其中晶体生长和加工是主要的技术瓶颈。
供需缺口明显：全球碳化硅有效产能不足，海外市场主导，国内厂商正在加速研发与扩产，以缩小与国际领先企业的差距。
应用场景丰富：碳化硅在新能源汽车、光伏、轨道交通、5G通信等领域的应用不断拓展，预计2027年新能源车和光伏将占据全球碳化硅市场86%的份额。
市场前景广阔：根据测算，2025年全球碳化硅衬底市场空间达188.4亿元，碳化硅器件市场空间达627.8亿元，年复合增长率（CAGR）高达85%。

关键信息

1. 碳化硅性能优势

性能指标	Si	GaAs	4H-SiC	GaN
禁带宽度(eV)	1.12	1.43	3.23	3.42
击穿电场强度(MV cm⁻¹)	0.3	0.4	3.5	3.3
热导率(W cm⁻¹K⁻¹)	1.5	0.5	4.0	1.3
饱和电子漂移速率(10⁷ cm s⁻¹)	1.0	1.0	2.0	2.5
电子迁移率(cm²V⁻¹s⁻¹)	1500	8500	650	2000

2. 碳化硅制造工艺

晶体生长：主要采用PVT、HT-CVD和LPE三种方法，其中PVT法是目前商业化主流，但存在长晶速度慢、副反应多等缺点。
晶体加工：切片和薄化是主要技术难点，国外企业采用激光切片等技术提高效率，国内厂商正在逐步提升加工能力。
外延生长：外延层的厚度和掺杂浓度是影响器件性能的关键参数，CVD法是主流工艺，TCS技术可显著提升生长速度。

3. 下游应用领域

导电型碳化硅器件：主要用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通等，其中新能源汽车为最大市场，预计2027年占80%。
半绝缘型碳化硅器件：用于5G通信、车载通信、国防、航空航天等领域，具备高频段大功率输出的优势。

4. 市场规模预测

碳化硅衬底市场：2025年全球市场需求达188.4亿元，年复合增长率（CAGR）为42%。
碳化硅器件市场：预计2025年全球市场空间达627.8亿元，年复合增长率（CAGR）为85%。
新能源汽车市场：2025年碳化硅衬底需求达339万片，市场空间为129亿元；碳化硅器件市场空间达429亿元。
光伏市场：2025年碳化硅器件市场空间预计达92亿元，衬底需求达72万片。

5. 厂商竞争格局

海外龙头：Wolfspeed、英飞凌、意法半导体、罗姆等占据全球市场主导地位。
国内厂商：天岳先进、天科合达、合盛硅业、三安光电等正在加速发展，提升产能与技术水平。

投资建议

关注企业：建议关注合盛硅业，因其在碳化硅产业链布局完整，具备量产能力，有望在国产替代中发挥重要作用。

风险提示

技术研发风险：技术更新迭代速度可能不及预期，影响市场竞争力。
行业竞争加剧：随着市场增长，行业竞争可能加剧，导致利润空间压缩。

行业评级

行业评级：看好（维持）
投资建议：买入或增持

主要厂商情况

Wolfspeed：全球碳化硅行业龙头，导电型衬底市场占有率超60%，半绝缘型衬底市场占有率约33%。
英飞凌：全球首家提供沟槽SiC MOSFET产品，计划2024年将SiC晶圆产能提升至2017年的10倍。
意法半导体：SiC MOSFET覆盖35-1800V，2021年发布第三代SiC MOSFET，2024年计划扩大产能。
罗姆：第4代SiC MOSFET导通电阻下降40%，计划2025和2028年进一步降低导通电阻。
合盛硅业：拥有完整的碳化硅产业链，已实现2万片衬底及外延片的产业化生产。
天岳先进：专注于碳化硅衬底，2026年预计实现年产能超30万片，市占率提升至30%。
三安光电：2020年成立全资子公司湖南三安，布局碳化硅全产业链，预计2025年达产，年产能达36万片。

结论

碳化硅作为第三代半导体材料，具备显著的性能优势，将在新能源汽车、光伏、轨道交通、5G通信等领域发挥关键作用。尽管制造工艺复杂、成本较高，但随着技术进步与产能提升，市场前景广阔，预计到2025年，碳化硅衬底和器件市场规模将分别达到188.4亿元和627.8亿元。国内厂商正在加速发展，有望在未来实现更大突破。

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