深度报告-20230202-亿渡数据-2022年中国SIC碳化硅器件行业深度研究报告_65页_4mb

2022年中国碳化硅器件行业深度研究报告总结

核心内容概述

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，具有宽禁带、高热导率、高击穿电场强度和高电子漂移速率等优势，广泛应用于新能源汽车、光伏、轨道交通、5G通信等领域。相比传统硅基器件，碳化硅器件在效率、功率密度和耐高温性能方面具有显著优势。

主要观点

• 行业定义与分类：碳化硅器件根据电阻性能分为导电型功率器件和半绝缘型射频器件。导电型器件用于电力电子应用，半绝缘型器件用于高频射频应用。
• 行业政策支持：国家自2016年起出台多项政策支持碳化硅行业发展，包括将SiC纳入“十三五”科技创新规划、《重点新材料首批次应用示范指导目录》以及“十四五”规划等，为行业提供发展契机。
• 全球市场格局：碳化硅器件市场由欧美日企业主导，全球前6大厂商占据99%的市场份额，国内企业在技术、产能和良率方面仍存在差距。
• 产业链结构：碳化硅器件产业链包括上游的衬底和外延、中游的器件制造、下游的终端应用。其中衬底和外延环节成本占比高达70%，是推动产业化的核心。
• 技术挑战与发展方向：国内在碳化硅衬底生长、外延工艺、器件设计和封装等方面与国外存在差距，未来将通过扩大晶圆尺寸、提升良率、优化工艺等手段降低成本，推动行业发展。
• 市场需求与增长预测：预计到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，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从2020年的8.91亿美元增长至2026年的22.22亿美元，年复合增速达17%。
• 衬底技术现状：全球主流衬底尺寸为6英寸，部分厂商已开始布局8英寸。国内以4英寸为主，6英寸逐步发展，8英寸仍处于研发阶段。国内衬底良率约为50%，远低于国外企业的85%。
• 外延工艺与挑战：外延工艺是碳化硅器件制造的关键环节，主要采用CVD法。国内在高速外延生长工艺上仍处于探索阶段，良率和缺陷控制仍需突破。

关键信息

行业背景与优势

• 材料特性：SiC的禁带宽度是Si的3倍，热导率是Si的4-5倍，击穿电压是Si的8-10倍，电子饱和漂移速率是Si的2-3倍。
• 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通信等领域，具有高效率、高功率密度和耐高温等优势。
• 市场规模：2021年中国碳化硅功率器件应用市场规模达71.1亿元，同比增长51.9%。预计2027年全球导电型SiC衬底市场规模将达21.6亿美元。

技术差距与挑战

• 技术差距：国内在衬底尺寸、良率、外延工艺、器件制造和封装技术等方面与国外企业存在差距。
• 成本问题：碳化硅衬底和外延成本占器件总成本的70%，远高于硅基器件，导致碳化硅器件渗透率较低。
• 良率与缺陷控制：国内衬底良率较低，且存在微管、位错等缺陷问题，影响器件性能和可靠性。

产业链分析

• 衬底：全球主流衬底为6英寸，部分厂商已布局8英寸。国内以4英寸为主，6英寸逐步发展，8英寸仍处于研发阶段。
• 外延：外延是器件制造的核心环节，主要采用CVD法。国内外延生长速度较慢，鲜见100μm/h以上工艺。
• 器件制造：国内在碳化硅器件制造方面仍处于研发和小批量生产阶段，与国外企业相比，尚未实现批量应用。
• 终端应用：碳化硅器件在新能源汽车、光伏、轨道交通等领域应用广泛，未来在5G、卫星通信等高频应用领域将有更大发展。

政策与市场趋势

• 政策支持：国家及地方政府出台多项政策支持碳化硅产业发展，包括税收减免、技术扶持和产业规划。
• 市场趋势：随着新能源汽车、光伏、5G通信等领域的快速发展，碳化硅器件市场需求旺盛，未来将加速渗透。
• 产能扩张：全球主要厂商如Wolfspeed、罗姆、英飞凌等正在扩大8英寸衬底产能，国内企业也在加速布局6英寸和8英寸产线。

未来展望

• 技术突破：国内企业正通过研发和工艺优化提升碳化硅衬底和外延良率，推动行业向大尺寸、高效率方向发展。
• 成本下降：随着衬底尺寸扩大、工艺成熟和产能提升，碳化硅器件成本将逐步下降，进一步提升市场渗透率。
• 产业链完善：国内企业在衬底、外延、器件制造和封装环节逐步完善，未来有望实现技术自主可控，提升国际竞争力。