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

核心内容概述

碳化硅（SiC）作为第三代宽禁带半导体材料，因其优异的物理性能，如高击穿电场强度、高热导率和高电子迁移率，被广泛应用于新能源汽车、光伏、轨道交通、5G通信等领域。相比硅基材料，SiC器件具有更强的高压、高频特性，更高的效率和功率密度，能够显著降低能耗，提升系统性能。

主要观点

• 性能优势显著：SiC器件在高压、高频、高温环境下表现优异，具备更小的导通电阻、更低的功率损耗和更高的开关频率。
• 市场规模增长迅速：预计2027年全球导电型SiC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SiC基射频器件市场预计在2026年达到4.33亿美元，年复合增速达17%。
• 技术差距与挑战：国内企业在SiC衬底和外延技术上与国际领先企业存在差距，主要体现在良率、产能、尺寸等方面，同时面临技术封锁和设备依赖的困境。
• 政策支持与市场机遇：国家政策持续支持SiC行业发展，鼓励技术突破与国产化替代，推动产业链各环节协同发展。
• 产业链价值结构：SiC衬底和外延环节占据约70%的成本，是推动行业规模化应用的核心环节，未来随着技术进步和产能扩张，成本有望持续下降。

关键信息

行业定义与分类

• 导电型碳化硅功率器件：用于电力电子装置，包括肖特基二极管（SBD）、MOSFET、IGBT等，主要应用于电动汽车、光伏、轨道交通等领域。
• 半绝缘型碳化硅基射频器件：用于高频通信设备，如5G基站、雷达、卫星通信等，主要采用氮化镓（GaN）外延层制造，如HEMT器件。

市场规模

• 全球市场：2021年导电型SiC功率器件市场规模为10.90亿美元，预计2027年将增长至62.97亿美元。
• 中国市场：2021年中国SiC功率器件应用市场规模达71.1亿元，同比增长51.9%。

产业链结构

• 上游：包括衬底和外延，占总成本70%。
• 中游：器件制造，包括设计、制造和封测。
• 下游：终端应用，包括电动汽车、光伏、轨道交通、5G通信等。

衬底与外延技术

• 衬底：主要分为导电型（电阻率15~30mΩ·cm）和半绝缘型（电阻率≥10⁵Ω·cm），分别用于功率器件和射频器件。
• 外延技术：包括CVD法、LPE法、MBE法等，其中CVD法是当前最广泛应用的外延工艺，适用于工业化生产。
• 主要技术挑战：SiC衬底加工工艺复杂，良率低，外延层存在多种缺陷，如BPD、TSD、TED等，影响器件性能和可靠性。

行业竞争格局

• 全球市场：由意法半导体、Wolfspeed、罗姆、英飞凌、三菱电机、安森美等企业主导，TOP6企业占据99%市场份额。
• 中国市场：主要企业包括天岳先进、天科合达、露笑科技、山东中电科等，但整体仍处于追赶阶段。

技术与成本发展路径

• 扩大晶圆尺寸：从6英寸向8英寸发展，有助于提升单片芯片数量，降低边缘芯片比例，提升晶圆利用率。
• 提升良率与可靠性：通过改进长晶工艺和外延技术，提高良率，降低材料浪费。
• 降低生产成本：通过规模化生产、技术突破和工艺优化，推动SiC器件成本持续下降。

行业发展趋势

• 技术突破：国内企业正在加快8英寸衬底和外延技术的研发，部分企业已实现小批量生产。
• 产业链整合：随着技术成熟，国内企业逐步进入关键厂商供应链，推动以销促产的良性循环。
• 政策驱动：国家政策持续支持SiC行业发展，推动技术自主可控和产业生态构建。
• 市场需求旺盛：随着新能源汽车、5G通信、光伏、轨道交通等行业的快速发展，SiC器件市场需求持续增长，行业迎来发展机遇。

衬底产能与布局

• 国内产能：以4英寸和6英寸为主，部分企业已实现6英寸规模化生产，8英寸仍处于研发和小批量阶段。
• 主要企业：天岳先进、天科合达、露笑科技、山东中电科、中科钢研等，合计投资约300亿元，推动SiC衬底产能提升。
• 未来趋势：随着8英寸技术突破和规模化生产，衬底成本有望下降，推动SiC器件在更多领域的应用。

外延环节分析

• 外延技术：CVD法是主流，适用于工业化生产，但存在缺陷控制难题。
• 外延缺陷：如BPD、TSD、TED等对器件性能有显著影响，需通过优化工艺控制缺陷密度。
• 外延设备：目前主要依赖进口，国内设备厂商市场占有率较低，制约行业发展。

结论

SiC碳化硅器件行业在政策支持、市场需求和技术进步的推动下，正迎来快速发展机遇。尽管国内企业在衬底和外延技术上与国际领先企业存在差距，但随着技术积累和产业链完善，有望在未来几年实现技术突破和产能扩张，推动SiC器件在更多领域的应用。