深度报告-20220411-安信证券-电子元器件_光伏发电驱动功率半导体需求_SIC器件渗透率有望持续提升_28页_1mb

光伏发电驱动碳化硅功率器件需求增长

核心内容概述

光伏发电行业快速发展，推动了对高效、高功率密度和高可靠性的逆变器需求，从而带动了碳化硅（SiC）功率器件的市场增长。SiC材料具有高带隙宽度和高导热率，相比硅基IGBT，SiC器件在提升逆变器效率、降低系统损耗、减少体积和重量等方面具有明显优势。随着SiC技术的成熟和成本的逐步下降，其在光伏及储能领域的渗透率有望持续提升。

主要观点

• 国内光伏逆变器市场崛起：国内厂商如华为、阳光电源、古瑞瓦特等已占据全球市场主导地位，2020年出货量超过100GW，推动SiC器件需求增长。
• SiC性能优势显著：SiC具备更高的效率、更小的体积和重量、更长的寿命等优点，有助于提升光伏系统的整体性能和经济性。
• SiC成本高但具备增长潜力：当前SiC模块价格是硅基IGBT的3-4倍，但随着技术进步和规模效应，预计2025年SiC在光伏逆变器中的渗透率可达30%-50%。
• “光伏+储能”双轮驱动SiC市场：光伏逆变器和储能逆变器的发展共同推动SiC市场增长，预计2025年全球SiC市场规模将达69.96亿元。
• 国内企业积极布局SiC产业链：多家国内企业如斯达半导、时代电气、新洁能等已布局SiC器件的研发与生产，推动国产替代进程。

关键信息

1. 光伏逆变器与SiC应用

• 光伏逆变器是将直流电转换为交流电的核心设备，其主要由输入滤波、DC/DC MPPT、DC/AC逆变、输出滤波和控制单元组成。
• 光伏逆变器主要分为集中式、组串式和微型逆变器，其中组串式逆变器因其高效率和灵活配置，近年来市场份额持续上升。
• SiC器件可有效提升逆变器效率，降低损耗，提高系统寿命，减少体积和重量，有助于降低度电成本。

2. SiC性能优势

• SiC具有更高的带隙宽度（约为硅的3倍）和更高的导热率（约为硅的3.3倍），使其能在高温环境下稳定运行。
• SiC MOSFET相比硅基IGBT，具有更低的导通和开关损耗，更高的开关频率，有助于提升逆变器的功率密度和效率。
• SiC SBD可显著降低恢复损耗，提高电源效率，且具有更短的反向恢复时间，减少噪音和电磁干扰。

3. SiC市场前景

• 当前SiC在光伏逆变器中的渗透率约为2%，预计2025年将提升至30%-50%，市场规模有望达到69.96亿元。
• 随着SiC成本下降（预计每年降低10%），其在光伏和储能领域的应用将更加广泛，预计2025年SiC成本将降至硅基IGBT成本的2倍。
• 采用SiC方案可使系统效率提升1%-2%，带来显著的经济效益，如10MW电站每年可增加约9.6万元收入。

4. 国内企业布局与政策支持

• 国家出台多项鼓励SiC产业发展的政策，推动其在新能源、5G通信、汽车电子等领域的应用。
• 国内企业如山东天岳、天科合达、同光晶体等在SiC衬底和外延片领域积极投产，提高产能。
• 斯达半导、时代电气、新洁能等公司已具备SiC器件的生产能力，并在新能源汽车、光伏逆变器等领域实现应用。

5. 储能市场与SiC应用

• 储能是新能源发展的关键环节，各国政策推动其规模化发展，预计2025年我国储能装机容量将达到87GWh，年复合增长率达76%。
• 储能逆变器对效率和可靠性要求更高，SiC器件的高效率和高可靠性使其成为储能系统的优选。
• 储能逆变器的价值量高于光伏逆变器，未来将成为SiC器件的重要增长点。

相关标的

• 斯达半导：布局SiC芯片及模块，应用于新能源汽车、光伏等行业，2021年计划投入5亿元用于SiC研发。
• 时代电气：具备SiC SBD、MOSFET及模块的生产能力，覆盖多个电压等级，应用于轨道交通、新能源汽车等领域。
• 新洁能：主要产品包括MOSFET和IGBT，布局SiC/GaN宽禁带器件，2021年计划投入2亿元用于SiC研发。
• 扬杰科技：具备SiC SBD及MOSFET产品的研发能力，已推出全系列SiC器件。
• 宏微科技：专注于SiC器件，积极布局SiC产业链。
• 三安光电：打造碳化硅垂直整合产业链，具备6英寸SiC晶圆生产能力。
• 天岳先进：布局SiC衬底材料，具备6英寸SiC衬底生产能力。
• 露笑科技：建设第三代功率半导体基地，覆盖SiC衬底、外延、器件等环节。
• 凤凰光学：涉足SiC器件领域，助力国产替代进程。

风险提示

• SiC技术难度大，产品研发不及预期。
• 相关扩产项目不及预期。
• SiC成本高居不下，渗透率不及预期。

结论

随着光伏和储能行业的快速发展，SiC器件的市场需求将持续增长。国内企业在SiC产业链上不断推进，技术实力逐步提升，未来有望在SiC市场中占据重要地位。同时，国家政策的支持和产业链的完善将进一步加速SiC的商业化进程。