碳化硅产业初长成

发布时间：2024-04-12 04:55来源：证券市场周刊散户吧字号：大 中 小

新能源汽车的主驱配置使碳化硅产业获得广泛关注。头部海外厂商的盈利拐点标志着碳化硅向产业化成熟方向迈进，国产厂商的制程差距与之不断缩小，海内外掀起扩产潮，8英寸产能正在酝酿。

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碳化硅属于具有明确发展前景的第三代半导体，头部半导体厂商与汽车、能源厂商的碳化硅合作项目不断推出，2023年整体碳化硅功率元件市场规模预估为22.8亿美元。预计到2028年，导电型碳化硅功率器件市场规模有望达到86.9亿美元，半绝缘型碳化硅射频器件市场规模有望达到22.9亿美元。 本文来自散户吧WWW.SANHUBA.COM

　　

从问世到初步产业化，碳化硅在新能源汽车、通讯、工业及光伏产业的应用价值得到验证，海外头部碳化硅制造商2023财年业绩同比显著改善，纷纷积极扩张产能。设备和衬底的国内厂商近年来技术不断突破，下游国产器件的产品研发取得较大进展，碳化硅二极管的国内产业链已经成熟，MOSFET产业化加速，产业链6英寸产能将大幅提升，8英寸则成为弯道超车的机遇。

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商业价值显现

　　

第三代半导体是指化合物半导体，包括碳化硅(SiC)、氮化镓、氧化锌、氧化铝以及金刚石等宽禁带半导体材料。

　　

碳化硅的衬底材料根据电阻率的不同可分为导电型和半绝缘型，导电型碳化硅功率器件需要在导电型衬底上生长出碳化硅外延，再进一步加工成MOSFET、IGBT等器件，半绝缘型碳化硅基射频器件通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长出氮化镓外延，进而制成HEMT等射频器件。通过在导电型衬底上生长同质碳化硅外延可制成功率器件，主要应用于新能源汽车、光伏发电等领域，导电型碳化硅器件下游市场结构中新能源汽车占比70%，充电设备和光伏占比10%，工业占比13%。在半绝缘型衬底生长异质氮化镓外延可制成射频器件，主要为面向4G、5G通信基站和新一代雷达的功率放大器。 本文来自散户吧WWW.SANHUBA.COM

　　

800V新能源汽车的核心部件在于功率半导体器件。主流的Si-IGBT在450V平台下的耐压值一般为650V，若汽车电气架构升级到800V，考虑开关电压开关过载等因素，耐压等级需达到1200V。研究表明，与硅基MOSFET相比，碳化硅MOSFET可使电动车续航延长5%-10%，促进逆变器线圈、电容小型化、缩减电驱尺寸、减少电机铁损，SiC MOSFET的尺寸、导通电阻和平均能量损耗分别为Si MOSFET的1/10、1/200和1/4。 本文来自散户吧WWW.SANHUBA.COM

　　

2023年全球新能源汽车销量达到1465.3万辆，同比增长35.4%，自2018年起，各品牌新能源汽车的主驱逐步采用碳化硅方案，整车价格区间低至20万元，头部半导体厂商与汽车、能源厂商的合作项目不断推出，2023年整体碳化硅功率元件市场规模预估为22.8亿美元。

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碳化硅器件成本是硅器件的3倍左右，是制约行业快速发展的核心因素之一，碳化硅目前在产能、成本上尚处劣势，未来有望替代Si-IGBT实现功率半导体器件的升级换代。据预测，未来碳化硅在功率半导体的市占率将稳步增加，至2028年将达到约25%的市场占有率。

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碳化硅半导体材料的各类应用产品和解决方案层出不穷，在工业及消费领域也正继续加快渗透应用。Yole数据显示，2022年碳化硅器件市场规模为19.7亿美元，其中导电型碳化硅功率器件市场规模为17.9亿美元，半绝缘型碳化硅射频器件市场规模为1.8亿美元；预计到2028年，导电型碳化硅功率器件市场规模有望达到86.9亿美元，年化增速达到 30.12%，半绝缘型碳化硅射频器件市场规模有望达到22.9亿美元，年化增速达到52.79%。 本文来自散户吧WWW.SANHUBA.COM

　　

国产化追赶 本文来自散户吧WWW.SANHUBA.COM

　　

碳化硅晶体生长效率缓慢，易产生微管、包裹物等缺陷。长晶的难点主要在于高温环境下的工艺控制，碳化硅的熔点约为2700度，相比之下硅的熔点仅在1410摄氏度左右，工艺控制难度大，对设备以及拉晶工艺提出了极大的挑战。由于碳化硅硬度与金刚石接近，导致晶棒切割、研磨抛光等后端工艺也面临较大困难。

　　

平安证券指出，当前国产碳化硅晶圆厂在4英寸和6英寸碳化硅衬底质量上已到国际先进水平，但整体与国际厂商仍存在技术代差，8英寸碳化硅衬底蕴含着国内厂商实现弯道超车的机遇。

　　

2018年，晶盛机电研发出6英寸碳化硅晶体生长炉，2019年研制成功6英寸碳化硅晶体生长工艺及设备，2022年又成功研发出8英寸N型SiC晶体，解决了8英寸碳化硅晶体生长过程中温场不均、晶体开裂、气相原料分布等难点问题，同时还破解了碳化硅器件成本中衬底占比过高的难题，为大尺寸碳化硅衬底广泛应用打下基础。该公司生产的SICEP系列碳化硅外延炉兼容4吋和6吋碳化硅外延生长，为单片式设备，沉积速度、厚度均匀性及浓度均匀性等技术指标已到达先进水平。 本文来自散户吧WWW.SANHUBA.COM

　　

(小编：财神)