深度报告-20211220-东方财富证券-电子设备行业深度研究_SiC_功率皇冠上的明珠_行业进入黄金期_24页

SiC：功率皇冠上的明珠，行业进入黄金期

核心内容概述

碳化硅（SiC）作为一种高性能半导体材料，因其具备更高的禁带宽度、热导率、击穿电场强度等特性，广泛适用于高压、高频、高温场景。与传统硅基（Si）器件相比，SiC器件具有耐高温、易散热、低损耗和高频开关性能优势，其在新能源汽车、光伏储能等领域的应用前景广阔。目前SiC市场处于快速增长期，预计2019-2025年全球SiC功率器件市场规模CAGR为30%，而中国SiC与GaN电力电子器件市场规模CAGR为45%。

主要观点

1. 性能优势显著：

   • SiC禁带宽度为3.2eV，是Si的约3倍，允许更高的工作温度（>600°C）。
   • 热导率是Si的2-3倍，散热设计要求更低。
   • 相同规格下，SiC MOS的总能量损耗较Si IGBT降低70%。
   • SiC的饱和电子漂移速度是Si的2倍，适用于更高频率的开关场景。

2. 市场增长迅速：

   • 全球SiC功率器件市场规模从2019年的5.4亿美元增长至2025年的25.6亿美元，CAGR为30%。
   • 中国SiC与GaN电力电子器件市场规模从2020年的46.8亿元增长至2025年的近300亿元，CAGR为45%。
   • 新能源汽车和光伏储能是推动SiC市场增长的两大主要应用领域。

3. 行业面临挑战与机遇：

   • SiC器件成本较高，主要受限于衬底生长难度大、良率低。
   • 衬底尺寸从4英寸向6英寸、8英寸发展，有助于降低单位成本，提高产能。
   • 中国SiC产业正在快速发展，但目前仍落后于美日欧，主要体现在衬底和外延技术上。

4. 技术壁垒高：

   • 衬底制造是SiC产业链的核心环节，占制造成本的47%。
   • PVT法是主流晶体生长技术，但存在生长环境苛刻、速度慢、晶体尺寸扩大困难等问题。
   • 器件制造面临设备和工艺的挑战，如高温离子注入、高温退火、欧姆接触等。

关键信息

• SiC应用场景：适用于650V-3.3kV高压、高频率开关、高温等场景。
• SiC器件性能：SiC SBD和MOS的导通损耗和开关损耗均显著低于Si器件。
• 市场结构：新能源汽车在SiC市场中占比最高，预计2025年全球新能源汽车SiC市场规模达15.5亿美元，占总市场的60.6%。
• 光伏储能应用：SiC器件可显著提高光伏逆变器的转换效率（从96%提升至99%），预计2025年SiC器件在光伏逆变器中的占比将达50%。
• SiC产能瓶颈：全球SiC晶圆年产能约40-60万片，而特斯拉等车企对SiC需求巨大，导致供需紧张。

产业链现状与发展趋势

• 衬底制造：全球已从6英寸向8英寸迁移，中国主要以4英寸为主，正逐步向6英寸过渡。
• 外延制造：全球6英寸外延已实现商业化，8英寸产品也在研发中；中国已实现4-6英寸外延商业化，部分具备外销能力。
• 器件制造：全球SiC MOS和SBD产品已实现量产，中国在SiC MOS方面仍处于小批量生产阶段。

行业重点关注公司

风险提示

• SiC工艺难度大，研发进展不及预期；
• 衬底成本下降不及预期，可能影响SiC渗透率；
• 产能扩张不及预期，可能导致供应不足。

投资建议

建议关注具备全产业布局能力的三安光电，以及在衬底、外延、器件制造等细分领域有布局的天岳先进、晶盛机电、露笑科技、东尼电子、凤凰光学、瀚天天成、东莞天域、时代电气、斯达半导、士兰微、华润微等公司。

行业前景

随着新能源汽车和光伏储能等领域的快速发展，SiC器件的市场渗透率将逐步提升。未来，随着衬底产能释放、良率提高和成本下降，SiC器件有望逐步替代Si器件，成为功率电子领域的主流材料。