1. SiC 性能優(yōu)異，材料升級勢在必行

SiC 是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，在禁帶寬度、擊穿場強、電子飽和漂移速度等 物理特性上較 Si 更有優(yōu)勢，制備的 SiC 器件如二極管、晶體管和功率模塊具有 更優(yōu)異的電氣特性，能夠克服硅基無法滿足高功率、高壓、高頻、高溫等應(yīng)用要 求的缺陷，也是能夠超越摩爾定律的突破路徑之一，因此被廣泛應(yīng)用于新能源領(lǐng) 域（光伏、儲能、充電樁、電動車等）。

1.1.什么是 SiC

半導(dǎo)體材料按被研究和規(guī)?；瘧?yīng)用的時間先后順序通常分為三代。第一代：20 世紀(jì) 40 年代，硅（Si）、鍺（Ge）開始應(yīng)用，硅的自然儲量大、制 備工藝簡單，是當(dāng)前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料，應(yīng)用于集成電路，涉及 工業(yè)、商業(yè)、交通、醫(yī)療、軍事等人類生產(chǎn)生活的各個環(huán)節(jié)，但在高頻高功率器 件和光電子器件應(yīng)用上存在較大瓶頸。第二代：20 世紀(jì) 60 年代，砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）在光電子、微電子、 射頻領(lǐng)域被用以制作高速高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，能夠應(yīng)用于衛(wèi)星通信、 移動通信、光通信、GPS 導(dǎo)航等。由于 GaAs、InP 材料資源稀缺、價格昂貴、 有毒性、污染環(huán)境，使得第二代半導(dǎo)體材料的應(yīng)用具有一定的局限性。第三代：20 世紀(jì) 80 年代，碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、金剛石（C）等為 代表的寬禁帶（Eg＞2.3eV）半導(dǎo)體迅速發(fā)展，具有擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強等優(yōu)勢，滿足高電壓、高頻率場景，應(yīng)用于高電壓 功率器件、5G 射頻器件等領(lǐng)域。

與 Si 材料相比，SiC 主要優(yōu)勢在于：1）SiC 具有 3 倍于 Si 的禁帶寬度，能減少漏電并提高耐受溫度。2）SiC 具有 10 倍于 Si 擊穿場強，能提高電流密度、工作頻率、耐壓容量并減 低導(dǎo)通損耗，更適合高壓應(yīng)用。3）SiC 具有 2 倍于 Si 的電子飽和漂移速度，所以可工作頻率更高。4）SiC 具有 3 倍于 Si 的熱導(dǎo)率，散熱性能更好，能夠支持高功率密度并降低散 熱要求，使得器件更輕量化。因此，SiC 材料具有明顯的材料性能優(yōu)勢，能滿足現(xiàn)代電子對高溫、高功率、高 壓、高頻、抗輻射等惡劣條件要求，適用于 5G 射頻器件和高電壓功率器件，滿足新能源領(lǐng)域（光伏、儲能、充電樁、電動車等）對于輕量化、高能效、高驅(qū)動 力等要求。

1.2.我們?yōu)槭裁匆?SiC 做器件

SiC 器件包括二極管、晶體管和功率模塊。2001 年英飛凌最先發(fā)布 SiC JBS 產(chǎn) 品；2008 年 Semisouth 發(fā)布了第一款常關(guān)型的 SiC JFET 器件；2010 年 ROHM 公司首先量產(chǎn) SiC MOSFET 產(chǎn)品；2011 年 Cree 公司開始銷售 SiC MOSFET 產(chǎn)品，2015 年 ROHM 繼續(xù)優(yōu)化推出了溝槽柵 MOSFET。目前， SiC SBD 二極管和 MOSFET 晶體管目前應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化成熟度最高，SiC IGBT 和 GTO 等器件由于技術(shù)難度更大，仍處于研發(fā)階段，距離產(chǎn)業(yè)化有較大 的差距。

SiC 器件因其材料特性表現(xiàn)優(yōu)越電氣性能：1）導(dǎo)通、開關(guān)/恢復(fù)損耗更低：寬帶隙使得 SiC 器件漏電流更少，并且在相同耐壓條件下，SiC 器件的導(dǎo)通電阻約為硅基器件的 1/200，因此導(dǎo)通損耗更低；Si FRD 和 Si MOSFET 從正向偏置切換到反向偏置的瞬間會產(chǎn)生極大的瞬態(tài) 電流，過渡到反向偏置狀態(tài)會產(chǎn)生很大損耗。而 SiC SBD 和 SiC MOSFET 是 多數(shù)載流子器件，反向恢復(fù)時只會流過結(jié)電容放電程度的較小電流。并且，該瞬態(tài)電流幾乎不受溫度和正向電流的影響，無論在何種環(huán)境條件下都可以實現(xiàn)穩(wěn)定 快速（小于 20ns）的反向恢復(fù)。根據(jù) ROHM，SiC MOSFET+SBD 的模組可 以將開通損耗（Eon）減小 34%，因此恢復(fù)損耗低；SiC 器件在關(guān)斷過程中不存在電流拖尾現(xiàn)象，根據(jù) ROHM ， SiC MOSFET+SBD 的模組可以將關(guān)斷損耗（Eoff）減小 88%，因此開關(guān)損耗更低。

2）器件得以小型化：SiC 禁帶寬度決定了它能夠以更高的摻雜濃度、更薄的膜厚漂移層制作出 600V 以上的高壓功率器件（對于相同耐壓的產(chǎn)品、同樣的導(dǎo)通電阻，芯片尺寸更小）；SiC 飽和電子漂移速率高，所以 SiC 器件能實現(xiàn)更高的工作頻率和更高的功率 密度，因頻率的提升減少了電感、變壓器等外圍組件體積，從而降低了組成系統(tǒng) 后的體積及其他組件成本。SiC 帶隙寬并且導(dǎo)熱率顯著，不僅在高溫條件下也能穩(wěn)定工作，器件散熱更容易， 因此對散熱系統(tǒng)要求更低。

3）SiC 器件熱穩(wěn)定：SiC SBD 與 Si FRD 開啟電壓都小于 1V，但 SiC SBD 的溫度依存性與 Si FRD 不同：溫度越高，導(dǎo)通阻抗就會增加，VF 值會變大，不易發(fā)生熱失控，提升系 統(tǒng)的安全性和可靠性。同等溫度條件下，IF=10A 時 SiC 與硅二極管正向?qū)?壓比對，SiC 肖特基二極管的導(dǎo)通壓降為 1.5V，硅快速恢復(fù)二極管的導(dǎo)通壓降 為 1.7V,SiC 材料性能好于硅材料。此外，Si MOSFET 的漂移層電阻在溫升 100℃時會變?yōu)樵瓉?2 倍，但 SiC MOSFET 的漂移層電阻占比小，其他電阻如溝道電阻在高溫時會稍微下降，n+ 基板的電阻幾乎沒有溫度依存性，因此在高溫條件下導(dǎo)通電阻也不容易升高。

超越摩爾定律，新材料是突破路徑之一。硅基器件逼近物理極限，摩爾定律接近 效能極限。SiC 器件作為功率器件材料端的技術(shù)迭代產(chǎn)品出現(xiàn)，能夠克服硅基無 法滿足高功率、高壓、高頻、高溫等應(yīng)用要求的缺陷。

2. 多領(lǐng)域需求驅(qū)動，SiC 市場規(guī)?？蛇_(dá) 62.97 億美元

2021-27 年全球 SiC 功率器件市場規(guī)模 CAGR 為 34%。SiC 器件被廣泛用于 新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、國防軍工等領(lǐng)域。Yole 數(shù)據(jù)顯 示，全球 SiC 功率器件市場規(guī)模將由 2021 年的 10.9 億美元增長至 2027 年的 62.97 億美元，2021-27 年 CAGR+34%。此外，根據(jù) CASA Research 統(tǒng) 計，2020 年國內(nèi) SiC、GaN 電力電子器件市場規(guī)模約為 46.8 億元，較上年同 比增長 90%，占分立器件的比例為 1.6%。并且預(yù)計未來五年 SiC、GaN 將以 45%的年復(fù)合增長率增至近 300 億元。

根據(jù) Yole，新能源汽車、光伏儲能是 SiC 市場增長的主要驅(qū)動力。1）全球新能源汽車 SiC 功率器件市場規(guī)模 2019 年為 2.3 億美元，占比為 41.6%， 2021 年 6.8 億，占比為 62.8%，預(yù)計至 2027 年增加至 49.9 億美元，占比提 升至 79.2%，2021-27 年 CAGR 為 39.2%。2）光伏儲能是 SiC 功率器件第二大應(yīng)用市場，2021 年該全球市場規(guī)模為 1.5 億美元，預(yù)計至 2027 年增加至 4.6 億美元，2021-27 年 CAGR 為 20.0%。據(jù) CASA 預(yù)測，2021-26 年中國第三代半導(dǎo)體電力電子市場將保持 40%年均 增速，到 2026 年市場規(guī)模有望達(dá) 500 億元。其中，車用第三代半導(dǎo)體市場將從 40.5 億元增長至 267.3 億元；充電樁用第三代半導(dǎo)體市場從 0.54 億元增長至 24.9 億元；光伏用第三代半導(dǎo)體市場從 5 億元增長至 20 億元。

2.1.新能源車是 SiC 器件應(yīng)用的最大驅(qū)動力，或迎替代機遇

2.1.1. 角度一：SiC 電驅(qū)系統(tǒng)搶先上車，體積、損耗有效下降

SiC 功率器件做電驅(qū)，電力損耗有效下降。新能源汽車系統(tǒng)架構(gòu)中涉及到功率半 導(dǎo)體應(yīng)用的組件包括：電機驅(qū)動系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)（OBC）、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車 載 DC/DC）和非車載充電樁。其中電驅(qū)是 SiC 功率器件最主要的應(yīng)用部位，行 業(yè)內(nèi)也都率先在電驅(qū)采用 SiC 器件。根據(jù)美國能源部對純電動車Nissan-Leaf的能耗分析，電驅(qū)能量損耗約為16%， 其中功率器件占其中的 40%，因此，電控里功率器件能量損耗約占整車的 6.4%。若使用 SiC 器件，通過導(dǎo)通/開關(guān)等維度，總損耗相比硅器件下降 70%，全車總 損耗下降約 4.48%，也相當(dāng)于相同的電池容量下行駛里程提升比例。據(jù)汽車之家拆分，動力電池占純電動汽車總成本的 40%-50%，假設(shè)某中高端電 動車價格為 20 萬元，電池成本約 8-10 萬元，如以 SiC 方案提升里程 5%計算， 相同性能的產(chǎn)品條件下，僅電池系統(tǒng)就為總成本節(jié)省 4000-5000 元。

采用 SiC 可減小電力電子系統(tǒng)體積、減少能量損失。SiC 模塊可以在實現(xiàn) 50kHz 以上的高頻驅(qū)動（傳統(tǒng) IGBT 模塊無法實現(xiàn)），推動電感等被動器件的小型化。另外，IGBT 模塊存在開關(guān)損耗引起的發(fā)熱問題，只能按照額定電流的一半進行 使用，而 SiC 模塊開關(guān)損耗較小，即使在高頻驅(qū)動時也無需進行大幅的電流降 額，散熱系統(tǒng)要求也相對較低，同樣減小了 SiC 器件的體積。采用 SiC 模塊可 以加速高集成、高密度三合一電驅(qū)的推進，實現(xiàn)系統(tǒng)性體積的縮小，進而帶來風(fēng) 阻（占驅(qū)動損耗的 1/3）的減小，促進能量損耗進一步降低。

使用 SiC 并未增加整車成本。雖然 SiC 器件成本高于硅基器件，但使用 SiC 器 件可以降低系統(tǒng)體積、降低電池?fù)p耗、提升續(xù)航里程，從而促進整車成本的降低。據(jù) Wolfspeed(Cree)測算，在新能源汽車使用 SiC 逆變器，可以提升 5%-10% 的續(xù)航，節(jié)省 400-800 美元的電池成本，與新增 200 美元的 SiC 器件成本抵 消后，還能實現(xiàn) 200-600 美元的單車成本節(jié)約，未來，隨著 SiC 規(guī)模化量產(chǎn)之 后，成本有望逐步降低，將為整車成本創(chuàng)造更大空間。

SiC 在城市工況、電池容量大、電壓低的方向上能夠提升更大系統(tǒng)效率。一方面， 電池基礎(chǔ)容量越大，可以提升的絕對里程數(shù)就越多；鋰電池成本越高，可以節(jié)省 的單位電池成本越大。另一方面，在固定電池電壓后，電池功率近似跟輸出電流能力成正比，輸出電流能力近似跟芯片的使用數(shù)量成正比，功率約高則相應(yīng)使用 SiC 器件越多，替換成本越高。此外，越是處于頻繁開關(guān)/頻繁剎車加油的低速工況下，獲得的效率優(yōu)勢就更高， 所以在城市工況中運行，使用 SiC 器件帶來的效率提升的優(yōu)勢更加明顯。2018 年特斯拉在其 Model3 車型首次將 Si IGBT 換成了封裝尺寸更小的 SiC 模塊， 使開關(guān)損耗降低了 75%，系統(tǒng)效率提高了 5%，續(xù)航里程提升 5-10%。

2.1.2. 角度二：電動汽車架構(gòu)向高壓過渡，成為 SiC 上車催化劑

補能時間長是新能源汽車的最大痛點。如今車企推出的電動汽車?yán)m(xù)航多在 500km 上下，甚至高達(dá) 700km，和普通燃油車?yán)m(xù)航里程接近，續(xù)航已不再是最 大負(fù)累。但是電動車還是面臨里程焦慮的問題，主要原因還是燃油車加油時間僅 為 15 分鐘，而電動車快充至少需要 60 分鐘，在高峰期充電排隊等候時間亦進 一步拉長。

續(xù)航越高、充電效率越高，電動車在通勤中耗時與燃油車約接近。根據(jù)《Enabling Fast Charging:A Technology Gap Assessment》做的一項實驗：在 525 英 里（1 英里=1.6 公里）的旅程中，普通燃油車只需要加油一次，總耗時 8 小時 23 分鐘；而續(xù)航 300 英里 400KW 的直充電動車單次充電僅需 23 分鐘，旅途 總計耗時 8 小時 31 分鐘，整體耗時不輸燃油車。

根據(jù) P=UI，提升充電效率的方向有二，提升電壓最佳。根據(jù)發(fā)熱量公式 Q=IRt， 提升電流模式充電過程會產(chǎn)生大量熱量，對汽車散熱系統(tǒng)和熱管理有更高的要求。在用大電流充電時，還會導(dǎo)致極化現(xiàn)象出現(xiàn)、電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不充分，對于電 池的傷害較大。此外，大電流模式的應(yīng)用場景有限制，目前大電流模式僅在 10%- 20%SOC 進行最大功率充電，在其他區(qū)間充電效率也有明顯下降。而提升電壓 模式除了減少能耗、提高續(xù)航里程外，還有減少重量、節(jié)省空間等優(yōu)點，是目前 廠商普遍采用的模式。

相同功率下高電壓比大電流更優(yōu)。華為分別測算了高電壓 800V/250A，大電流 400V/500A，相較基準(zhǔn) 400V/250A 的電池系統(tǒng)成本和整車成本變化，高電壓 架構(gòu)下整車成本的上升不足 2%，比大電流方案更優(yōu)。根據(jù)戴姆勒奔馳研究，在 800V 高壓平臺采用 SiC 模塊較硅基 IGBT 模塊整車低了 7.6%的能耗，相比中 低壓能耗降低更多。

越來越多汽車廠商布局 800V 平臺。受限于硅基 IGBT 功率元器件的耐壓能力， 之前電動車高壓系統(tǒng)普遍采用的是 400V 電壓平臺。如今，高壓快充路線受到越 來越多主機廠的青睞，先是保時捷 TaycanTurboS、小鵬，隨后現(xiàn)代、起亞等國 際巨頭，比亞迪、長城、廣汽等國內(nèi)主機廠也相繼推出或計劃推出 800V 平臺， 高壓快充體驗將會成為電動車市場差異化體驗的重要標(biāo)準(zhǔn)。未來，隨著市場對續(xù) 航里程、充電速度要求的提高，電動車電壓有望升至 800V-1000V。

高壓架構(gòu)未來向中小車型滲透。根據(jù)車型劃分，可將乘用車劃分為 A00、A0、 A、B、C 級車等多個級別。根據(jù)各車企官網(wǎng)數(shù)據(jù)，A 級以下微型或小型車型普 遍采用低壓系統(tǒng)，而在 B 級/C 級中大型車型中，高壓平臺逐漸普及。長期看快 充對于中小車型亦是剛需，800V 架構(gòu)升級具備長期趨勢。

高電壓平臺需要各部件耐高壓、耐高溫，將導(dǎo)致 SiC 器件的替代需求顯著增長。高壓平臺看起來只是升高了整車的電壓，但對于技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，卻是“牽一 發(fā)而動全身”的系統(tǒng)工程。1）電機電控：800V 平臺要求下，硅基 IGBT 的開關(guān)/導(dǎo)通損耗將大幅升高，而 SiC 器件在耐壓、開關(guān)頻率、損耗等多個維度表現(xiàn)優(yōu)異，因此電機控制器需要采 用 SiC MOSFET 代替硅基 IGBT。2）車載 OBC：主流功率從 3.6kW、6.6kW 升級到 11kW、22kW，并向雙向 逆變升級。雙向 OBC 不僅可將 AC 轉(zhuǎn)化為 DC 為電池充電，同時也可將電池的DC 轉(zhuǎn)化為 AC 對外進行功率輸出，需要使用 SiC 器件。3）DC/DC：直流快充樁原本輸出電壓等級為 400V，可直接給動力電池充電， 但車系統(tǒng)平臺升級為 800V 后需要額外的升壓產(chǎn)品使電壓能夠上升到 800V，配 合 OBC 給動力電池進行直流快充。此外，DC/DC 轉(zhuǎn)換器還可將高電池電壓轉(zhuǎn) 換為低電壓，為動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)以及其他輔助設(shè)備提供所需的電力，同樣需 要耐高壓材質(zhì)的 SiC 器件。4）空調(diào)壓縮機：由電動機驅(qū)動，為系統(tǒng)提供主動制冷/熱的動力，在汽車熱管理 系統(tǒng)中處于重要地位，隨著動力源向更高電壓切換，SiC 器件有很大的優(yōu)勢。

實現(xiàn)大功率快充的高壓系統(tǒng)架構(gòu)共有三類，全系高壓快充有望成為主流架構(gòu)。1）全系高壓，即800V 電池+800V 電機電控+800V OBC、DC/DC、PDU+800V 空調(diào)、PTC。全系高壓的優(yōu)勢是能量轉(zhuǎn)化率高，但是短期成本較高，但長期來看， 產(chǎn)業(yè)鏈成熟以及規(guī)模效應(yīng)具備之后，整車成本下降。2）部分高壓，即 800V 電池+400V 電機、電控+400V OBC、DC/DC、 PDU+400V 空調(diào)、PTC。部分高壓的優(yōu)勢是基本沿用現(xiàn)有架構(gòu)，僅升級動力電 池，車端改造費用較小，短期有較大實用性，但是能量轉(zhuǎn)化率沒有全系高壓高。3）全部低壓架構(gòu)，即 400V 電池（充電串聯(lián) 800V，放電并聯(lián) 400V）+400V 電機、電控+400V OBC、DC/DC、PDU+400V 空調(diào)、PTC。其優(yōu)勢是短期成 本最低，但是對充電效率提升有限。

高壓將進一步加速主驅(qū)、OBC 和 DC/DC 的 SiC 滲透率提升。以 22kW 800V 雙向 OBC 為例，從 Si 轉(zhuǎn)到 SiC 設(shè)計，因從一個三電頻降到兩電頻開關(guān)拓?fù)洌?DC 端器件數(shù)量從 16 顆到降到了 8 顆器件，驅(qū)動電路、pcb 板面積也減半，同 時提高了運行效率，替換具有顯著優(yōu)勢。根據(jù) CASA 預(yù)測，SiC 功率器件滲透 率將在電機逆變器及 DC/DC 器件中持續(xù)增長。

2.1.3. 角度三：充電樁向大功率方向發(fā)展，SiC 器件滲透率進一步提升

中國公共充電樁快速增長，總量占比超過全球半數(shù)。IEA 數(shù)據(jù)顯示，2021 年全 球共公共充電樁保有量為 176 萬個，其中有 120 萬個為低速充電樁（功率≤ 22kW），56 萬個為高速充電樁（功率＞22kW）。根據(jù)各國已宣布的氣候承諾方 案，預(yù)測 2022-30 年全球年均建設(shè) 100 萬/50 萬個低速/高速充電樁，2030 年全球?qū)碛?1000 萬/550 萬個低速/高速充電樁。2021 年底中國擁有 115 萬個公共充電樁，占全球 65%。根據(jù)中國電動汽車充 電基礎(chǔ)設(shè)施促進聯(lián)盟發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2022 年 1-9 月新增公共充電樁 48.9 萬 臺，充電配套設(shè)施建設(shè)逐步完善。

我國有望于 2025 年在城市和城際重點區(qū)域?qū)崿F(xiàn) 2-3C 公共充電樁的初步覆蓋。根據(jù)《中國電動車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展戰(zhàn)略與路線圖研究（2021-2035）》，我國將 于 2025 年實現(xiàn) 2-3C 的充電樁在重點區(qū)域的城市和城際公共充電設(shè)施的初步 覆蓋；于 2030 年實現(xiàn) 3C 及以上公共快充網(wǎng)絡(luò)在城鄉(xiāng)區(qū)域與高速公路的基本覆 蓋；于 2035 年實現(xiàn) 3C 及以上快充在各應(yīng)用場景下的全面覆蓋。

充電樁向大功率方向發(fā)展。《交通運輸部關(guān)于推動交通運輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)建設(shè)的 指導(dǎo)意見》中明確要在高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)超級快充、大功率充電汽車充電設(shè)施。據(jù) EVICPA 統(tǒng)計，2016-20 年中國新增直流樁的平均功率從 70kW 提升至 131kW，在新增直流樁中 150kW 的比例從 9%增至 28%；從用戶使用習(xí)慣的 角度來看，99.3%用戶在公用場站充電選擇快充樁，87%用戶選擇 120kW 及以 上的大功率充電樁。國家電網(wǎng)是國內(nèi)最大的充電樁公開招標(biāo)企業(yè)，2022 年招標(biāo) 的充電樁中，功率為 160kW、240kW 和 480kW 的占比分別為 53%、3%和 16%，160kW 超越 80kW 成為主力招標(biāo)功率。

更高功率、更多數(shù)量的超充站布局。截至 2022 年 6 月，特斯拉在中國大陸已建 立 1200 多座超級充電站，8700 多個超級充電樁，其 V3 充電樁功率為 250kW， 未來還將推出峰值充電功率 350kW 的 V4 充電樁；小鵬汽車 22 年 8 月發(fā)布峰 值充電功率為 400kW 的 S4 超快充樁，計劃到 23 年新增超過 500 座以上、到 25 年累計建設(shè) 2000 座超快充站。此外，2022 年 7 月中國主導(dǎo)發(fā)起的 ChaoJi 直流充電接口標(biāo)準(zhǔn)在 IEC 全票通過，有望促進超級充電基礎(chǔ)設(shè)施加速布局。

大功率充電樁帶動 SiC 滲透率不斷提升。對于充電樁而言，采用 SiC 模塊可將 充電模塊功率提高至 60KW 以上，而采用 MOSFET/IGBT 單管的設(shè)計還是在 15-30kW 水平。同時，和硅基功率器件相比，SiC 功率器件可以大幅降低模塊 數(shù)量。因此，SiC 的小體積優(yōu)勢在城市大功率充電站、充電樁的應(yīng)用場景中具有 獨特優(yōu)勢。

充電樁運營商從減少損耗率和儲能對雙向電流需求兩方面，也傾向使用 SiC。（1）對特來電、星星充電為首的公共充電樁運營商而言，從國家電網(wǎng)買電，到 給新能源車主充電的過程中，存在約 2%的損耗，通過使用 SiC 能夠?qū)p耗降低 到 0.5%，則運營成本能顯著降低，加快回收投資。（2）隨著局部地區(qū)充電站數(shù)量增多、密度變大的情況，為了平抑對電網(wǎng)的沖擊， 需要配套儲能系統(tǒng)，在夜間進行儲能，充電高峰期間通過儲能電站和電網(wǎng)一同為 充電站供電，實現(xiàn)削峰填谷。充電與儲能環(huán)節(jié)的電流方向變化，而 IGBT 只能單 向流通，使用 SiC 是唯一選擇。

市場上主要由交流樁和直流樁兩種充電樁類型構(gòu)成。交流樁因為其技術(shù)成熟成本 較低，可接入 220V 居民用電而成為公共充電樁的主流，但其充電效率低，耗時 長，主要適用于家用領(lǐng)域，目前大多仍使用硅基功率器件，隨著 SiC 功率器件成 本降低，未來交流充電樁中 SiC 功率器件的滲透率將進一步提升。直流充電樁充電速度較快，但技術(shù)復(fù)雜且成本高昂，因此早期推廣速度不如交流 充電樁；但對于公共充電樁來說，提升充電效率是用戶的關(guān)注核心。根據(jù) IEA 統(tǒng) 計，全球 22kW 以上的快充樁占比從 2015 年的 14.4%，上升至 2021 年的 31.8%，公共充電樁中直流樁的滲透率持續(xù)提升。據(jù)中國充電聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯 示，截止 2022 年 9 月我國 163.6 萬臺公共充電樁中，交流樁達(dá)到 93.1 萬臺， 而直流樁為 70.4 萬臺，直流樁占比 43.1%。直流充電樁技術(shù)的未來研發(fā)市場十 分廣闊，SiC 功率器件需求量進一步增加。

2.1.4. 車用 SiC 解決方案市場規(guī)?？蛇_(dá) 240 億元人民幣

由于 SiC 器件在新能源車用領(lǐng)域的優(yōu)勢，隨著 SiC 在新能源車領(lǐng)域的應(yīng)用，SiC 成本的降低，各大廠商紛紛布局 SiC，未來 SiC 在車用領(lǐng)域滲透率會越來越高。

SiC 新能源汽車市場規(guī)模：根據(jù) EV-Volumes 最新數(shù)據(jù)，全球 2022H1 新能源 汽車銷量達(dá) 430 萬輛，同比+62%，新能源汽車滲透率提升至 11.3%。預(yù)計到 2025年全球新能源汽車銷量有望接近 2000萬輛，滲透率有望突破 20%，2021- 25 年復(fù)合增長率有望達(dá) 30%以上。我們假設(shè)車規(guī) SiC 電驅(qū)模塊價值量約為 3000-4000 元，加之 OBC、DC/DC 等部件使用，整車的 SiC 器件價值量約為 4500 元。中壓車和低壓車會部分采用 SiC 器件，通過對不同電壓新能源車滲透率的計算，我們預(yù)計全球車用 SiC 器件 市場規(guī)模有望在 2025 年達(dá)到 240 億元以上。

2.2. SiC 賦能光伏發(fā)電，市場規(guī)模有望增長至百億元

政策驅(qū)動光伏國產(chǎn)化進程加速，新增裝機量持續(xù)提升。光伏逆變器是可以將光伏 （PV）太陽能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電（AC）的逆變器， 可以反饋回商用輸電系統(tǒng)，或是供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會 （CPIA）數(shù)據(jù)，2021 年全球光伏新增裝機規(guī)模有望達(dá)到 170GW，創(chuàng)歷史新高，各國光伏新增裝機數(shù)據(jù)亮眼，其中中國新增裝機規(guī)模 54.88GW，同比增長 13.9%。未來在光伏發(fā)電成本持續(xù)下降和全球綠色復(fù)蘇等有利因素的推動下，全球光伏市 場將快速增長，預(yù)計“十四五”期間，全球光伏年均新增裝機超過 220GW，我 國光伏年均新增裝機或?qū)⒊^ 75GW。

SiC 賦能光伏發(fā)電，轉(zhuǎn)換率提升顯著。光伏系統(tǒng)是 SiC 器件除了汽車領(lǐng)域外的 重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。根據(jù)天科合達(dá)招股說明書，使用 SiC MOS 或 Si MOS 與 SiC SBD 結(jié)合的功率模塊的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可以從 96%提升至 99%， 能效損耗降低 50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提升 50 倍，從而縮小系統(tǒng)體積、增加功 率密度、延長使用壽命。SiC 還可以通過降低無源元件的故障率、減少散熱器尺 寸、減少占地面積和節(jié)省安裝成本等方式間接節(jié)約成本。

海外布局較早，國內(nèi) SiC 企業(yè)也逐漸將產(chǎn)品導(dǎo)入到光伏市場。在海外，英飛凌、 富士電機等全球知名廠商早在 2012 年起開始布局、開發(fā)、量產(chǎn)應(yīng)用 SiC 器件的 光伏逆變器產(chǎn)品。三安、瞻芯、泰科天潤等企業(yè)都已經(jīng)與國內(nèi)主流的光伏逆變器 生產(chǎn)企業(yè)進行合作，逐步擴大產(chǎn)能繼續(xù)帶動國產(chǎn) SiC 器件的應(yīng)用。

光伏逆變器市場規(guī)模有望增長至百億元。CPIA 預(yù)測到 2025 年，樂觀情景下全 球光伏新增裝機量有望超 330GW。受益于光伏裝機量上升，逆變器市場需求將 大幅增長，我們測算 2025 年全球 SiC 光伏逆變器新增市場有望增長至 108.90 億元。

2.3.應(yīng)用場景多點開花，滲透率逐步提升

1）軌道交通

SiC 特性滿足軌交發(fā)展需求，節(jié)能提升符合“雙碳”大趨勢。SiC 高溫高頻耐高 壓的特性可滿足軌道交通大功率和節(jié)能需求，因此軌道交通中牽引變流器、輔助 變流器、主輔一體變流器、電力電子變壓器、電源充電機尤其有使用 SiC 器件的 需求。以牽引變流器為例，作為機車大功率交流傳動系統(tǒng)的核心設(shè)備，使用 SiC 器件能 提高牽引變流器裝置效率，從而滿足軌道交通大容量、輕量化和節(jié)能型牽引變流 裝置的應(yīng)用需求，并提升系統(tǒng)的整體效能。根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會統(tǒng)計的數(shù) 據(jù)，使用 SiC 牽引逆變器可以節(jié)省至少 10%以上的電能耗，如果我國全面采用 SiC，以 2019 年全國軌交總電能耗為例，可節(jié)省 15.26 億度電，相當(dāng)于北京一 年的軌交電能耗。

2）智能電網(wǎng)

未來智能電網(wǎng)將大量采用電力電子裝置來實現(xiàn)新能源接入,功率半導(dǎo)體器件是核 心元件，傳統(tǒng)硅基功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展已接近其物理極限,新一代 SiC 功率器 件的優(yōu)異性能可以滿足未來智能電網(wǎng)對高效率,高性能的需求，采用 SiC MOSFET 可以大幅度減小功率損耗,特別是器件的通態(tài)損耗，相比于采用硅基 MOSFET 的電力電子變換器,采用 SiC 功率器件損耗可以減少 60%以上，未來隨著智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的升級，SiC 功率器件替代硅基半導(dǎo)體器件或?qū)⒊蔀楸厝弧?/p>

3）其他

由于 SiC 器件工作頻率和效率較高、耐溫性較強等特性，其對功率轉(zhuǎn)換（即整流 或者逆變）模塊中電容電感等被動元件以及散熱片的要求大大降低，預(yù)期使用 SiC 器件可對整個工作模塊產(chǎn)生優(yōu)化，從而滿足當(dāng)前器件小型化和效率提升要求。預(yù)期未來在 PFC 電源、不間斷電源（UPS）、電機驅(qū)動器、風(fēng)能發(fā)電以及鐵路 運輸?shù)阮I(lǐng)域，SiC 應(yīng)用場景可持續(xù)擴大。

3. 技術(shù)升級成本下降，SiC 落地拐點漸行漸近

SiC 產(chǎn)業(yè)鏈可以分為襯底材料制備、外延生長、芯片設(shè)計、器件制造和應(yīng)用。SiC 晶體生長后經(jīng)過切割、研磨、拋光、清洗等工序加工形成 SiC 襯底；在符合質(zhì)量 要求的襯底材料上生長出新的半導(dǎo)體晶層作為外延，是影響元件的基本性能；最 后配合電路設(shè)計、封裝形成功率器件，應(yīng)用于下游市場。襯底在 SiC 器件制造中占據(jù)核心地位。SiC 成本分布較硅基不同，據(jù) Telescope Magazine 數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)硅晶圓中襯底部分占比前道工序平均成本結(jié)構(gòu)的 7%，晶 圓制造設(shè)備及工藝占比最高達(dá) 50%。由于 SiC 晶體生長速度緩慢且制造難度大， 據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究和 CASA Research 在 2020 年發(fā)布的數(shù)據(jù)，襯底和外延在 SiC 功率器件成本結(jié)構(gòu)中占比分別為 47%和 23%，二者合計占比 70%，是 SiC 器件的核心。

產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)美、歐、日三足鼎立格局。玩家紛紛布局 SiC 業(yè)務(wù)，海外企業(yè)如 Wolfspeed、ROHM、ST 等具有先發(fā)優(yōu)勢，在產(chǎn)業(yè)鏈的多個環(huán)節(jié)具備較強的產(chǎn) 業(yè)優(yōu)勢；國產(chǎn)企業(yè)也正在加速入局積極追趕，目前已初步實現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈自主可 控。

3.1.襯底是影響滲透率提升的關(guān)鍵，高成長高壁壘

SiC 襯底可分為半絕緣型和導(dǎo)電型兩種，由于 SiC 襯底制備晶體溫度要求嚴(yán)格、 良率低、時間長，導(dǎo)致成本居高不下，價格是硅基襯底的 4-5 倍。行業(yè)通過尺寸 大化、提高切割良率等方式正逐步縮小與硅基產(chǎn)品的價差。當(dāng)前以 Wolfspeed 為龍頭的歐美日企業(yè)在 SiC 襯底市場占據(jù)多數(shù)份額，在上游供給緊缺的情況下， 國際巨頭正加緊完善產(chǎn)業(yè)布局，主要的措施包括了擴大產(chǎn)能，與上游襯底廠商鎖 定訂單，收購襯底廠商等，全球也迎來了對 SiC 襯底的擴產(chǎn)、收購潮。國內(nèi)專注 做 SiC 襯底且規(guī)模較大的企業(yè)主要為天岳先進、天科合達(dá)、河北同光及山西爍 科，競爭優(yōu)勢有望持續(xù)擴大。

3.1.1. SiC 襯底制備困難導(dǎo)致高成本，6 英寸晶片成為市場主流

SiC 襯底分為半絕緣型和導(dǎo)電型。半絕緣型 SiC 襯底指電阻率高于 105Ω·cm 的 SiC，主要用于生長 GaN 外延層制作射頻器件；導(dǎo)電型 SiC 襯底指電阻率在 15-30mΩ·cm 的 SiC，主要用于生長 SiC 外延層制造耐高溫、耐高壓的功率 器件。導(dǎo)電型 SiC 襯底可通過 N 和 Al 作為摻雜劑實現(xiàn) N 型和 P 型導(dǎo)電性，目 前產(chǎn)品以 N 型為主（氮氣摻雜）。因下游新能源汽車、光伏等應(yīng)用領(lǐng)域需求處于 高速增長階段，SiC 導(dǎo)電型襯底未來將占據(jù) SiC 市場主導(dǎo)地位。

各施其能，各盡其長，兩種襯底未來前景廣闊。根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，隨著 5G 基站 建設(shè)和雷達(dá)下游市場對射頻器件的大量需求，半絕緣型 SiC 襯底市場規(guī)模有望 取得較快增長。應(yīng)用半絕緣型 SiC 襯底的氮化鎵射頻器件全球市場規(guī)模有望在 2026 年達(dá)到 24 億美元，復(fù)合增長率為 18%。而受益新能源市場發(fā)展，全球應(yīng) 用導(dǎo)電型 SiC 襯底的 SiC 功率器件市場規(guī)模 2027 年有望達(dá)到 62.97 億美元， 復(fù)合增長率為 34%。下游應(yīng)用市場的高速發(fā)展將帶動上游襯底市場規(guī)模的快速 增長，導(dǎo)電型襯底市場潛力高于半絕緣型襯底。

SiC 襯底生產(chǎn)流程與硅基類似，晶體為流程核心：1） 原料合成&晶體生長。將高純硅粉和高純碳粉按一定配比混合，在 2000℃ 以上的高溫下反應(yīng)合成 SiC 顆粒。經(jīng)過破碎、清洗等工序，制得滿足晶體生長要 求的高純度 SiC 微粉原料。并以高純度 SiC 微粉為原料，使用晶體生長爐生長 SiC 晶體。2） 晶錠加工&切割。將制得的 SiC 晶錠使用 X 射線單晶定向儀進行定向后磨 平、滾磨，加工成標(biāo)準(zhǔn)直徑尺寸的 SiC 晶體。使用多線切割設(shè)備，將 SiC 晶體 切割成厚度不超過 1mm 的薄片。3） 晶片研磨&拋光。通過不同顆粒粒徑的金剛石研磨液將晶片研磨到所需的平 整度和粗糙度，并利用機械拋光和化學(xué)機械拋光方法得到表面無損傷的 SiC 拋 光片。4） 晶片檢測。使用光學(xué)顯微鏡、X 射線衍射儀、原子力顯微鏡、非接觸電阻率 測試儀、表面平整度測試儀、表面缺陷綜合測試儀等儀器設(shè)備，檢測 SiC 晶片的 微管密度、結(jié)晶質(zhì)量、表面粗糙度、電阻率、翹曲度、彎曲度、厚度變化、表面 劃痕等各項參數(shù)指標(biāo)，據(jù)此判定晶片的質(zhì)量等級。5） 晶片清洗。以清洗藥劑和純水對 SiC 拋光片進行清洗處理，去除拋光片上殘 留的拋光液等表面污物，再通過超高純氮氣和甩干機將晶片吹干、甩干將晶片在 超凈室封裝在潔凈片盒內(nèi)形成可供下游即開即用的 SiC 晶片。

物理氣相傳輸法是制備 SiC 襯底最常用的方法。目前 SiC 晶體生長包括物理氣 相傳輸法（PVT）、高溫化學(xué)氣相沉積法（HT-CVD）、液相法（LPE）三種。1）PVT 法將高純 SiC 微粉和籽晶分別置于單晶生長爐內(nèi)圓柱狀密閉的石墨坩 堝下部和頂部，用中頻感應(yīng)線圈將坩堝加熱至 2000℃以上并控制籽晶處溫度略 低于下部微粉，SiC 微粉在溫度梯度下升華形成硅原子、SiC2 分子、Si2C 分子等不同氣相組分的反應(yīng)氣體，并在籽晶上結(jié)晶形成圓柱狀 SiC 晶錠，生長速率一 般為 0.2-0.4mm/h 左右。2）HT-CVD 法是 SiH4、C2H4、C3H8 等反應(yīng)氣體和載氣從底部通入向上輸 運，到達(dá)放置在頂端的籽晶夾具處，在 18000-2300℃加熱區(qū)域內(nèi)部完全分解 并發(fā)生反應(yīng)形成硅和 SiC 團簇，這些團簇升華并在籽晶上生長。然后，殘余氣體 從反應(yīng)室頂部排出，生長速率一般為 0.3-1mm/h 左右。3）LPE 法以 1800℃熔融硅作為溶劑、以坩堝內(nèi)壁的石墨作為溶質(zhì)，構(gòu)成碳飽 和的硅熔體。SiC 籽晶粘結(jié)在石墨棒底端。由于固液界面相對于熔體內(nèi)部溫度較 低，從而使籽晶附近的熔體處于過飽和狀態(tài)，SiC 沿襯底的晶體結(jié)構(gòu)沉析出來成 長為晶體，每小時 0.5-2mm/h 左右。因設(shè)備價格低、溫度場調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)勢，PVT 法是目前技術(shù)成熟度最高、應(yīng)用最 廣泛的方法。而氣態(tài)的高純碳源和硅源比高純 SiC 粉末更容易獲得，并且由于氣 態(tài)源幾乎沒有雜質(zhì)，HT-CVD 法更容易生長出高純半絕緣（HPSI）半導(dǎo)體，通 過控制通入的氮或者硼的流量，就可以控制 SiC 晶體的摻雜和導(dǎo)電強弱。液相法 由于生長過程處于穩(wěn)定的液相中，沒有螺旋位錯、邊緣位錯、堆垛層錯等缺陷， 生長晶體因尺寸較小目前僅用于實驗室生長，但卻是另一種重要的方向和未來發(fā) 展的儲備。

SiC 襯底制備難度大導(dǎo)致其價格居高不下。對比傳統(tǒng)硅材，SiC 襯底制備具有晶 體溫度要求嚴(yán)格、良率低、時間長等特點，導(dǎo)致成本價格居高不下，是硅基襯底 的 4-5 倍。1）溫場控制困難：Si 晶棒生長只需 1500℃，而 SiC 晶棒需要在 2000℃以上 高溫下進行生長，并且 SiC 同質(zhì)異構(gòu)體有 250 多種，但用于制作功率器件的主 要是 4H-SiC 單晶結(jié)構(gòu)，如果不做精確控制，將會得到其他晶體結(jié)構(gòu)。此外，坩 堝內(nèi)的溫度梯度決定了 SiC 升華傳輸?shù)乃俾?、以及氣態(tài)原子在晶體界面上排列 生長方式，進而影響晶體生長速度和結(jié)晶質(zhì)量，因此需要形成系統(tǒng)性的溫場控制 技術(shù)。與 Si 材料相比，SiC 生產(chǎn)的差別還在如高溫離子注入、高溫氧化、高溫 激活等高溫工藝上，以及這些高溫工藝所需求的硬掩模工藝等。2）晶體生長緩慢：Si 晶棒生長速度可達(dá) 30～150mm/h，生產(chǎn) 1-3m 的硅晶棒 僅需約 1 天的時間；而 SiC 晶棒以 PVT 法為例，生長速度約為 0.2-0.4mm/h， 7 天才能生長不到 3-6cm，長晶速度不到硅材料的百分之一，產(chǎn)能極為受限。3）良品參數(shù)要求高、良率低：SiC 襯底的核心參數(shù)包括微管密度、位錯密度、 電阻率、翹曲度、表面粗糙度等，在密閉高溫腔體內(nèi)進行原子有序排列并完成晶 體生長，同時控制參數(shù)指標(biāo)，是復(fù)雜的系統(tǒng)工程。4）材料硬度大、脆性高，切割耗時長、磨損高：SiC 莫氏硬度達(dá) 9.25 僅次于金 剛石，這導(dǎo)致其切割、研磨、拋光的加工難度顯著增加，將一個 3cm 厚的晶錠 切割 35-40 片大致需要花費 120 小時。另外，由于 SiC 脆性高，晶片加工磨損 也會更多，產(chǎn)出比只有 60%左右。

SiC 襯底成本可以通過做大尺寸、降低切割損耗和提高良率等方式下降。1）大尺寸 SiC 襯底是重要發(fā)展方向。SiC 襯底主要有 2 英寸（50mm）、3 英寸（75mm）、4 英寸（100mm）、6 英 寸（150mm）、8 英寸（200mm）英寸等規(guī)格。據(jù) wolfspeed，從 6 英寸到 8 英寸，單片襯底可切割芯片數(shù)量由 488 增至 845 個，邊緣浪費由 14%減至 7%。因此隨著襯底的尺寸越大，邊緣的浪費就越小、制備的芯片數(shù)量增多，促進單位 芯片成本的降低。因此，大尺寸是 SiC 襯底制備技術(shù)的重要發(fā)展方向。

國際 SiC 商業(yè)化襯底以 6 英寸為主，逐步向 8 英寸過渡。在半絕緣型 SiC 襯底 市場主流產(chǎn)品規(guī)格為 4 英寸；在導(dǎo)電型 SiC 襯底市場主流產(chǎn)品規(guī)格為 6 英寸。行業(yè)領(lǐng)先者 Wolfspeed、II-VI、ST、Onsemi、Soitec、ROHM 等已成功研發(fā) 8 英寸產(chǎn)品，國際龍頭企業(yè)已陸續(xù)開始投資建設(shè) 8 英寸 SiC 晶片生產(chǎn)線，預(yù)計 5 年內(nèi) 8 英寸全面商用。國內(nèi) SiC 商業(yè)化襯底以 4 英寸為主，逐步向 6 英寸過渡。國內(nèi)企業(yè)起步較晚， 研發(fā)進度稍慢，但也完成了 6 英寸襯底的布局，與國外差距不斷縮小。2020 年 山西爍科晶體 SiC 襯底項目投產(chǎn)，同時天科合達(dá)、河北同光晶體、南砂晶圓等幾 大襯底生產(chǎn)商均在擴張 6 英寸襯底產(chǎn)能。

2）提高材料使用效率：提高襯底切割良率。由于 SiC 的莫氏硬度為 9.5，硬度與金剛石接近，只能用金 剛石材料進行切割，切割難度大，切割過程中易碎，保證切割過程穩(wěn)定獲得低翹 曲度的晶片是技術(shù)難點之一，可以通過激光切割或其他技術(shù)手段減少當(dāng)前線切割 工藝的損耗。例如英飛凌收購的 Siltectra 使用的一種冷切割技術(shù)基于激光的技 術(shù)采用化學(xué)物理過程，利用熱應(yīng)力產(chǎn)生一種力，該力沿著所需的平面以極高的精 度分裂材料，并且?guī)缀醪划a(chǎn)生割縫損失?？墒沟迷牧蠐p耗從傳統(tǒng) 75%減至 50%， 減少耗材成本，同時能夠使單片晶圓產(chǎn)出的芯片數(shù)量翻倍。

國內(nèi)大族激光已生產(chǎn)出 SiC 晶錠激光切片機、SiC 超薄晶圓激光切片機設(shè)備，運 用的 QCB 技術(shù)可在原來傳統(tǒng)線切割的基礎(chǔ)上大幅提升產(chǎn)能，以切割 2cm 厚度 的晶錠，分別產(chǎn)出最終厚度 350um、175um 和 100um 的晶圓為例，產(chǎn)能提升 幅度分別為 40%、120%和 270%，目前設(shè)備正處于量產(chǎn)驗證階段。

3）減少損耗、良率提升促 SiC 成本下降。目前主流商用的 PVT 法晶體缺陷控 制難度大導(dǎo)致襯底良率低，各廠商通過技術(shù)投入研發(fā)逐年提升 SiC 襯底良率。例 如天岳先進設(shè)計不同尺寸 SiC 單晶生長爐，對坩堝、保溫進行了設(shè)計，實現(xiàn)了均 勻熱場結(jié)構(gòu)，提升晶體質(zhì)量和良率，其 SiC 襯底良率近年來保持在 70%以上。Wolfspeed 的 8 英寸 SiC 襯底良率在經(jīng)過化學(xué)機械拋光(CMP)后預(yù)期良率在 95%之上，因此擁有產(chǎn)品定價權(quán)。隨著襯底廠商完成低缺陷密度單晶生長工藝及 厚單晶生長工藝研發(fā)后，襯底單位面積價格將會快速的下降。

2027 年 SiC 襯底市場規(guī)模將達(dá)到 33 億美元。隨著 5G 市場對 SiC 基氮化鎵器 件需求的增長，以及新能源領(lǐng)域?qū)β拾雽?dǎo)體的旺盛需求，將帶動 SiC 襯底的市 場規(guī)模逐步擴張。結(jié)合 wolfspeed 的經(jīng)營情況，到 2027 年全球 SiC 襯底材料 市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到約 33 億美元。

3.1.2. SiC 襯底呈美、歐、日三足鼎立格局

國外企業(yè)市占率高，美國 Wolfspeed 全球獨大。由于芯片制造企業(yè)對 SiC 襯底 的選用極為慎重，美國 Wolfspeed（Cree）布局較早，良率和產(chǎn)能規(guī)模都在全 球處于領(lǐng)先的地位，其市場份額約為 45%呈現(xiàn)一家獨大的競爭格局。按地域分， 美國占據(jù)全球約 58%的市場份額。歐洲和日本的 SiC 企業(yè)占據(jù)了剩余的大部分 份額。國內(nèi)企業(yè)的市占率約為 8%，主要有天科合達(dá)、天岳先進等。

按類型分，Wolfspeed市占率在導(dǎo)電型和半絕緣型襯底領(lǐng)域中亦最高。根據(jù)Yole 數(shù)據(jù)，全球半絕緣型 SiC 襯底市場中，2020 年 Wolfspeed（Cree）、II-VI、 天岳先進市占率總計高達(dá) 98%，形成三足鼎立的態(tài)勢。全球?qū)щ娦?SiC 襯底市 場中，2018 年美國 Wolfspeed（Cree）市占率為 62%，遙遙領(lǐng)先于其他廠商， II-VI 和 ROHM 份額分別為 16%和 12%，三家合計占比高達(dá) 90%;陶氏、昭和 電工、ST（Norstel）等廠商分配剩余 10%的份額，國內(nèi)廠商天科合達(dá)和天岳先 進占比分別為 1.7%和 0.5%，相對較低。

3.2.外延是提高 SiC 器件性能及可靠性的關(guān)鍵

SiC 外延材料生長技術(shù)成熟，壁壘相對較低，由于外延市場處于產(chǎn)業(yè)鏈中間環(huán)節(jié)， 襯底/器件廠商具備一定外延能力，因而市場規(guī)模以及玩家數(shù)量相對較小。主要 系國外 SiC 設(shè)備昂貴且交期慢，行業(yè)由 Wolfspeed 和昭和電工雙寡頭壟斷。國 內(nèi)主要玩家為東莞天域、瀚天天成和南京百識，隨著國產(chǎn) SiC 外延設(shè)備突破， 未來該環(huán)節(jié)利潤會逐步回歸正常水平。

SiC 外延工藝是提高 SiC 器件性能及可靠性的關(guān)鍵。SiC 外延是指在襯底的上 表面生長一層與襯底同質(zhì)的單晶材料 4H-SiC。外延層可減小晶體生長和加工中 引入的缺陷帶來的影響，使 SiC 表面晶格排列整齊，形貌較襯底大幅優(yōu)化。在此 基礎(chǔ)上制造的功率器件，器件性能和可靠性將顯著提升。SiC 外延材料生長方法與晶體生長方法相近。主要有升華外延（PVT）、液相外 延（LPE）、分子束外延（MBE）和化學(xué)氣相淀積（CVD）?；瘜W(xué)氣相淀積是 SiC 外延生長中最常用的方法，其生長機理是以高純氫氣或者氬氣作為載氣，將反應(yīng) 源氣體（如 SiH4、C3H8 等）帶入淀積室化學(xué)反應(yīng)后生成 SiC 分子并沉積在襯 底上，生長出晶體取向與襯底相同的 SiC 單晶外延層。常用設(shè)備為熱壁式水平外 延爐，典型生長溫度范圍為 1500～1650℃，生長速率 5～30μm/h。

在中、低壓應(yīng)用領(lǐng)域，SiC 外延的技術(shù)相對是比較成熟的?；旧峡梢詽M足低中 壓的 SBD、JBS、MOS 等器件的需求，例如一個 1200 伏器件應(yīng)用的 10μm 的外延片，它的厚度、摻雜濃度都非常優(yōu)秀，而且表面缺陷可以達(dá)到 0.5 平方以 下。然而在高壓領(lǐng)域外延的技術(shù)發(fā)展相對比較滯后。展示的應(yīng)用于 2 萬伏的器件 上的 200μm 的一個 SiC 外延材料，它的摻雜濃度均勻性、厚度和濃度都比低 壓的要差很多。

SiC 外延生長技術(shù)的不斷發(fā)展。經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展完善，行業(yè)通過臺階控制 外延法、TCS 法等改進生長工藝，提升生長速率、保障晶型穩(wěn)定。以行業(yè)龍頭企 業(yè)道康寧（Dow Corning）為例，該公司生長的 6 英寸 4H-SiC 同質(zhì)外延材料 厚度均勻性小于 2%，摻雜濃度均勻性小于 3%，表面粗糙度小于 0.4nm。

SiC 外延市場由 Wolfspeed 和昭和電工雙寡頭壟斷。SiC 外延廠商從商業(yè)模式 來看，可分為中國的大陸的 EpiWorld、東莞天域以及臺灣的嘉晶電子這類純外 延廠商；業(yè)內(nèi)龍頭 Wolfspeed 這樣垂直一體化，能夠提供襯底、外延、器件的 公司；日本昭和電工這樣 SiC 單晶和外延制備的上游原材料廠商。由于外延市場處于產(chǎn)業(yè)鏈中間環(huán)節(jié)，通常器件廠商具備一定外延能力，因而市場 規(guī)模以及玩家數(shù)量相對較小。據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，2020 年 SiC 導(dǎo)電型外延片市場中 Wolfspeed 和昭和電工市占率分別為 51.4%和 43.1%。Wolfspeed 在外延產(chǎn) 能 和 質(zhì) 量 在 全 球 范 圍 內(nèi) 均 處 于 領(lǐng) 先 地 位 ， 昭 和 電 工 在 外 延 質(zhì) 量 方 面 和 Wolfspeed 處在同一水平，產(chǎn)能方面略遜于 Wolfspeed。國內(nèi)廠商東莞天域及 瀚天天成同屬第二梯隊，均計劃向 8 英寸方向布局，在外延片產(chǎn)能與質(zhì)量方面不 及國際一線廠商 Wolfspeed 與昭和電工。南京百識因體量較小，行動較慢，遜 于東莞天域及瀚天天成。

3.3. SiC 芯片技術(shù)成熟和價格改善，封裝工藝同步跟進

芯片方面，目前 SiC SBD 出貨最大，SiC MOSFET 接力 SiC 二極管有望成為市場 增長點。Yole 預(yù)測到 2027 年全球 SiC MOSFET 占 80%的市場規(guī)模（約 50.38 億美元）。由于各環(huán)節(jié)良率提升、多企業(yè)布局促價格競爭、終端需求開始放量攤薄生 產(chǎn)固定成本，SiC 器件與 Si 器件價差縮小，預(yù)計 2023-25 年可達(dá)到合理性價比。封裝方面，從傳統(tǒng) HPD 升級到 AMB，材料、工藝方面升級，由傳統(tǒng)器件廠商 ST、 英飛凌占主導(dǎo)地位，國內(nèi)如斯達(dá)、三安、士蘭微、中車等企業(yè)也在陸續(xù)研發(fā)驗證。

3.3.1. SiC MOSFET 成為市場增長點，多因素推動 SiC 器件價格下降

中高壓二極管產(chǎn)品逐年增多。Mouser 數(shù)據(jù)顯示，2021 年共有 828 款 SiC SBD 產(chǎn)品在售，較 2020 年新增約 30 款，中高壓商業(yè)化產(chǎn)品逐年增多。其中，80% 以上的產(chǎn)品耐壓范圍集中在 650V 和 1200V；1700V 的 SiC SBD 產(chǎn)品達(dá)到 31 款，與 2020 年相比新增 10 款；3300V SiC SBD 產(chǎn)品約 6 款，單芯片導(dǎo)通電 流最高達(dá) 90A（Microchip，3300V/90A）。

實際應(yīng)用中的需求促使 IGBT+FRD 的組合成為標(biāo)配，SiC MOSFET 未來有望 替代該組合。受結(jié)構(gòu)限制，IGBT 的內(nèi)部沒有寄生二極管，電感突然斷電所釋放 的電容易燒壞回路中的 IGBT，若有快恢復(fù)續(xù)流二極管，其電就會通過續(xù)流二極 管回路放電,不至于燒壞 IGBT，因此 IGBT 廠家就索性在 ce 之間再加上快速恢 復(fù)二極管。目前，對于大電流的功率模塊，由 Si 的 IGBT 和 FRD 組合而成的 IGBT 模塊已得到廣泛應(yīng)用。SiC MOSFET 高溫、高壓特性使其能夠更好的應(yīng)用于大功率設(shè)備，在 600V 以 上具有較強優(yōu)勢，最高可應(yīng)用于 6500V 高壓，相較于傳統(tǒng)的 Si-IGBT 體積縮 小了 50%，效率提升了 2%，器件的使用壽命得到延長，并且在相同功率下?lián)p耗 小，散熱需求低，在電流密度、工作頻率、可靠性、漏電流等性能指標(biāo)方面優(yōu)勢 明顯。實際使用中，通過優(yōu)化 SiC MOSFET 器件結(jié)構(gòu)和布局，可以提升 SiC 體二極管通流能力，不需要額外并聯(lián)二極管，有效降低系統(tǒng)成本、減小體積。

200V SiC MOSFET 新品增多, 國際企業(yè)加速布局汽車領(lǐng)域 SiC MOSFET。根據(jù) Mouser 數(shù)據(jù)，2022 年上半年 12 家主流廠商推出的 179 款 SiC 晶體管新 產(chǎn)品中，SiC MOSFET 占比較大。其中，1200V 的新品推出速度明顯加快， 2022 年上半年，II-VI、PI、KEC 等分別推出車規(guī)級 SiC MOSEFT，電壓集中 在 1200V、1700V。國際領(lǐng)先廠商 GeneSiC、英飛凌、ROHM、Wolfspeed 的 1200V 以上的新產(chǎn)品均已經(jīng)超過一半。

高壓 SiC 模塊產(chǎn)品增多。2022 年上半年，Wolfspeed、TDSC（東芝電子元件 及存儲裝置株式會社）、英飛凌、三菱電機等國際廠商推出新款高壓 SiC 功率模 塊，產(chǎn)品額定電壓多在 1200V、1700V；并在積極推進與標(biāo)準(zhǔn) IGBT 兼容，模 塊目標(biāo)解決更小尺寸、更好擴展性和更高功率密度。

多種因素推動 SiC 器件價格下降。第一，上游襯底產(chǎn)能持續(xù)釋放，供貨能力提 升，量產(chǎn)技術(shù)趨于穩(wěn)定，良品率提升，器件制造成本降低；第二，規(guī)格由 4 英寸 轉(zhuǎn)向 6 英寸、制造技術(shù)進一步提升，單片晶圓產(chǎn)芯片量大幅提升，成本大幅下降；第三，隨著更多量產(chǎn)企業(yè)加入，競爭加劇，導(dǎo)致價格進一步下降。第四，SiC MOSFET 產(chǎn)品較硅基產(chǎn)品 DieSize 更小，未來 Wafer Cost 下降情況下將進一 步推動 SiC 技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。第五，主流豪華電動車品牌中全 SiC 逆變器預(yù)計從 2022-23 年量產(chǎn)，終端需求逐步釋放將提升廠商產(chǎn)能利用率，攤薄 SiC 器件生 產(chǎn)成本。

供應(yīng)鏈緊缺情況緩解，單種器件價格呈下降趨勢。2022 上半年，供應(yīng)鏈緊缺得 到緩解，供不應(yīng)求的情況好轉(zhuǎn)，根據(jù)材料深一度，SiC MOSFET 產(chǎn)品價格回落 至 2020 年底水平，650V、900V、1200V、1700V 的產(chǎn)品均價分別為 1.88 元 /A、2.94 元/A、2.88 元/A、5.78 元/A；較 2021 年底分別下降了-7.13%、 56.49%、-7.25%、-5.33%。SiC、GaN 器件與 Si 器件價差縮小，價差收窄長期趨勢不改。據(jù) Mouser， 2022 年上半年，650V SiC、GaN 功率晶體管均價分別為 1.88 元/A、2.78 元 /A，與 650V 的 Si IGBT（0.36 元/A）的價差縮小到 7.8 倍、5.3 倍，較上年底 縮小了 69%、42%。隨著 SiC、GaN 資源持續(xù)投入，技術(shù)產(chǎn)品不斷改良及各家 廠商大力推進，SiC、GaN 材料、芯片、器件、模組均有大量新增產(chǎn)能，成本顯 著下滑，SiC、GaN 產(chǎn)品價格進一步下降，價差收窄長期趨勢不改。

SiC 器件預(yù)計 2023-25 年可達(dá)到合理性價比。根據(jù) CASA 的跟蹤，SiC 產(chǎn)品 價格近幾年來快速下降，較 2017 年下降了 50%以上，而主流產(chǎn)品與 Si 產(chǎn)品的 價差也在持續(xù)縮小，已經(jīng)基本達(dá)到 4 倍以內(nèi)，部分產(chǎn)品已經(jīng)縮小至 2 倍，已經(jīng)達(dá) 到了甜蜜點。加上考慮系統(tǒng)成本（包括周邊的散熱、基板等成本）和能耗等因素， SiC 模組已經(jīng)有一定競爭力。

3.3.2. 模塊及單管雙路線同時存在，模塊亟需新的封裝材料和工藝

電機控制器中硅基 IGBT 上車方案可以分為模塊和單管并聯(lián)兩種，兩者主要的 區(qū)別是封裝形式的不同：（1）電控廠商外采 IGBT 模塊（斯達(dá)半導(dǎo)、時代電氣提供），然后集成電機、變速器做“三合一/多合一”方案上車，典型廠商如“央騰”。目前 IGBT 模塊仍然 是主要的應(yīng)用路線，在國內(nèi)主要造車新勢力以及部分自主品牌中滲透率較高。（2）單管并聯(lián)技術(shù)主要使用 MOS 管，主要應(yīng)用在低速電動車如 60～72V 或者 是 96V 等電壓平臺系統(tǒng)。而涉及高電壓、大電流平臺 IGBT 單管并聯(lián)方案主要 的使用者包括特斯拉和英搏爾。中長期內(nèi) IGBT 模塊和單管并聯(lián)兩種方案仍將并存，IGBT 單管并聯(lián)方案主要應(yīng) 用在 A00、A0 車型上；IGBT 模塊方案將廣泛應(yīng)用在 A 級別車型上。單管并聯(lián) 方案具有低成本、設(shè)計開發(fā)周期短的特性，因此主要用在 A00、A0 車型上，主 要電控供應(yīng)商為英搏爾、陽光電源和奧斯偉爾；模塊方案產(chǎn)品線相比 10 年前豐 富程度更高，因為 IGBT 芯片經(jīng)過了模塊制造商的篩選，參數(shù)一致性更好，有更 高的安全性與可靠性，因此 IGBT 模塊方案在 A 級以上車型中搭載的場景更多。

SiC MOS 在主驅(qū)上車預(yù)計和 IGBT 方式類似，模塊及單管并聯(lián)同時存在：國外特斯拉 model3 主逆變器選用 SiC MOS 單管并聯(lián)方案。特斯拉的 Model3 是第一個應(yīng)用碳化硅（SiC）功率元器件的電動車型，供應(yīng)商選用來自 ST 的 650v SiC MOSFET。Tesla 的 TPAK（TeslaPack）用在主驅(qū)逆變器電力模塊上共 24 顆，采用單管并聯(lián)方式排布，拆開封裝每顆 TPAK 有 2 個 SiC 裸晶(Die)， 共 48 顆 SiC MOSFET。

國內(nèi)碳化硅供應(yīng)商更多采用模塊技術(shù)路線作為電控中功率模塊解決方案。2021 年 12 月，基本半導(dǎo)體位于無錫市新吳區(qū)的汽車級碳化硅功率模塊制造基地正式 通線運行，首批碳化硅模塊產(chǎn)品成功下線。上汽大眾與臻驅(qū)科技共同開發(fā) SiC 功 率模塊及電控搭載“三合一”電橋亮相大眾 IVET 創(chuàng)新技術(shù)論壇，這款搭載臻驅(qū) 科技碳化硅電控的“三合一”電驅(qū)動系統(tǒng)可提升 ID4X 車型至少 4.5%的續(xù)航里 程。

現(xiàn) SiC 封裝技術(shù)大多沿用硅基器件封裝方式，基于傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，碳化硅模塊 封裝主要會帶來以下兩方面問題：1）引線鍵合，復(fù)雜內(nèi)部互聯(lián)結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的寄生電容/電感。SiC 器件由于具 有高頻特性、柵極電荷低、開關(guān)速度塊等因素，在開關(guān)過程中電壓/電流隨時間的 變化率會變得很大（dv/dt；di/dt）。因此極易產(chǎn)生電壓過沖和振蕩現(xiàn)象，造成器 件電壓應(yīng)力以及電磁干擾問題。2）高工作電壓以及電流下的器件散熱問題。SiC 器件可以在更高的溫度下工作， 但在相同功率等級下，SiC 功率模塊較 Si 在體積上大幅降低，因此 SiC 器件對 散熱的要求更高。如果工作溫度過高會引起器件性能下降，不同封裝材料熱膨脹 系數(shù)失配，進而出現(xiàn)可靠性問題。這意味功率模塊需要更多地依賴封裝工藝和散 熱材料來進行散熱。當(dāng)前傳統(tǒng)的封裝工藝達(dá)到了應(yīng)用極限，亟需新的封裝工藝和材料進行替代。

未來 SiC 模塊封裝有以下演進趨勢：

1）在互聯(lián)、燒結(jié)技術(shù)方面

內(nèi)部互聯(lián)技術(shù)將從鋁線鍵合/超聲焊接將改用銅線方式形式，芯片/襯板燒結(jié)方式 將采用銀燒結(jié)技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng) pb/Sn 合金焊。銀燒結(jié)工藝燒結(jié)體具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、高粘接強度和高穩(wěn)定性等特點。用該工藝燒結(jié)的納米銀燒模塊可長期工作在高溫環(huán)境；另外銀燒結(jié)工藝會在芯片 燒結(jié)層形成可靠的機械連接和電連接，半導(dǎo)體模塊的熱阻和內(nèi)阻均會降低，提升 模塊性能及可靠性。銀燒結(jié)技術(shù)可使模塊使用壽命提高 5-10 倍，燒結(jié)層厚度較 焊接層厚度薄 60-70%，熱傳導(dǎo)率提升 3 倍。

2）在材料方面

襯板從氧化鋁升級到氮化硅、氮化鋁、AMB 厚銅襯板，塑封取代傳統(tǒng)灌膠。傳統(tǒng)的 HPD 使用氧化鋁材料，優(yōu)點在于價格便宜、供應(yīng)量充足，缺點在于散熱 能力較差。新型基材主要是氮化硅、氮化鋁材料、AMB 厚銅襯板。氮化鋁一般 用于工業(yè)領(lǐng)域，氮化硅常用于汽車領(lǐng)域，AMB 厚銅襯板用在車載 SiC 領(lǐng)域。對于模塊的散熱結(jié)構(gòu)來說，襯板的選擇尤為重要，目前主流的功率半導(dǎo)體模塊封 裝主要還是用 DBC（直接鍵合銅）陶瓷基板， AMB 的熱導(dǎo)率比 DBC 氧化鋁 高 3 倍，且機械強度及機械性能更好。隨著碳化硅功率模塊的應(yīng)用逐漸成熟， AMB 有望逐漸成為電子模塊封裝的新趨勢。此外，塑封模塊相較于 hybridpack 模塊的優(yōu)勢具有低雜散電感、高可靠等特性。

3.4.專用設(shè)備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化加速

SiC 產(chǎn)業(yè)鏈主要區(qū)別在長晶以及外延環(huán)節(jié)，加工設(shè)備切割/研磨/拋光都是通用設(shè) 備，因此國產(chǎn)替代重點主要集中在 SiC 長晶設(shè)備以及 SiC 外延設(shè)備。SiC 長晶 爐方面，因長晶難點不在設(shè)備本身而是在工藝，大部分 SiC 襯底公司選擇自研 SiC 長晶設(shè)備，也有一些廠商作為第三方單獨供應(yīng) SiC 長晶設(shè)備，如北方華創(chuàng)、 晶升裝備、晶盛機電實現(xiàn)量產(chǎn)突破，國產(chǎn)單價 60-110 萬。SiC 外延爐方面，壁 壘更多來自于設(shè)備資本開支及對設(shè)備的工藝控制，目前外延設(shè)備供不應(yīng)求。ASM 預(yù)計 2021-25 年對 SiC 外延設(shè)備的需求將以超過 25% 的 CAGR 增長。國內(nèi) 北方華創(chuàng)、晶盛機電、恒普股份、納設(shè)智能、中微公司、中電科 46 等，正在研 發(fā)布局該領(lǐng)域，產(chǎn)品單價 800-1000 萬。

3.4.1. SiC 長晶設(shè)備：北方華創(chuàng)及晶升裝備占據(jù)國內(nèi) 77%市場份額

SiC 長晶爐與傳統(tǒng)硅基設(shè)備相比原理具有相通性，但 SiC 襯底生長工藝難度更 高；為了保證工藝一致性，大部分 SiC 襯底公司選擇自研 SiC 長晶設(shè)備。SiC 長晶環(huán)節(jié)主要采用 PVT（物理氣相傳輸）的技術(shù)路線，溫度高、不可實施監(jiān)控， 且長晶難點不在設(shè)備本身而是在工藝。因此基本每家襯底廠商工藝不一樣，也是 各家的核心 know-how，襯底制造企業(yè)往往會選擇自研“設(shè)備+工藝”模式效率 會更高。1）天科合達(dá)：選擇自研 SiC 長晶設(shè)備（沈陽設(shè)有分公司），長晶設(shè)備大部分自產(chǎn) 自銷；2）天岳先進：選擇自研長晶設(shè)備并找北方華創(chuàng)代工，但天岳先進擁有長晶爐的知識產(chǎn)權(quán)。國內(nèi)采用自研/自產(chǎn) SiC 長晶設(shè)備的碳化硅廠商還包括晶盛機電、河北同光、山 西爍科等。上述碳化硅廠商自研/自產(chǎn)晶體生長設(shè)備主要用于其自身碳化硅襯底 的生產(chǎn)制造，不存在大批量對外銷售設(shè)備的情形。

國內(nèi)碳化硅單晶爐設(shè)備供應(yīng)商目前可分為三個梯隊：第一梯隊，晶升裝備及北方華創(chuàng)為國內(nèi)碳化硅單晶爐主要供應(yīng)商，具備國內(nèi)領(lǐng)先 的碳化硅單晶爐產(chǎn)業(yè)技術(shù)能力，產(chǎn)品已大批量交付多家國內(nèi)下游碳化硅材料主流 廠商。第二梯隊，寧波恒普真空科技股份有限公司已實現(xiàn)向下游碳化硅廠商的小批量交 付，沈陽中科漢達(dá)科技有限公司主要根據(jù)自產(chǎn)/自研設(shè)備碳化硅廠商的設(shè)計及技 術(shù)要求，配套生產(chǎn)供應(yīng)碳化硅單晶爐主要部件。第三梯隊，國內(nèi)其他碳化硅單晶爐廠商包括連城數(shù)控、哈爾濱科友半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)裝 備與技術(shù)研究院有限公司、山東力冠微電子裝備有限公司、廈門天三半導(dǎo)體有限 公司、上海漢虹精密機械有限公司、蘇州優(yōu)晶光電科技有限公司、磐石創(chuàng)新（江 蘇）電子裝備有限公司及江蘇卓遠(yuǎn)半導(dǎo)體有限公司等，其中多數(shù)設(shè)備廠商處于樣 機開發(fā)及驗證階段，未實現(xiàn)設(shè)備批量供應(yīng)。

北方華創(chuàng)及晶升裝備目前約占國內(nèi) SiC 長晶爐市場份額 77%。國內(nèi)對外采購晶 體生長設(shè)備的主要碳化硅廠商包括天岳先進、三安光電、東尼電子及中電化合物 半導(dǎo)體有限公司，其主要向晶升裝備及北方華創(chuàng)采購碳化硅晶體生長設(shè)備。根據(jù) 北方華創(chuàng)公開披露資料，北方華創(chuàng)碳化硅單晶硅爐已累計出貨千余臺，預(yù)計 2022 年銷售 480 臺至 500 臺。晶升裝備因進入 SiC 長晶設(shè)備時間相對較晚，故晶升 裝備碳化硅單晶爐累計銷售數(shù)量及市場占有率低于北方華創(chuàng)。根據(jù)國內(nèi)主要碳化硅廠商公開披露的現(xiàn)有產(chǎn)能、晶體生長設(shè)備主要供應(yīng)商信息、 主要客戶設(shè)備數(shù)量、已供應(yīng)設(shè)備數(shù)量等信息進行測算。北方華創(chuàng)主要向天岳先進 供應(yīng)長晶設(shè)備，預(yù)計占國內(nèi)碳化硅廠商采購份額的比重為 50%以上；晶升裝備 SiC 長晶爐市場占有率約為 27.47%-29.01%。

未來 2-5 年國內(nèi) SiC 長晶設(shè)備市場規(guī)模約為 36.38-88.94 億元。隨著下游器 件/模塊應(yīng)用的放量，我國本土企業(yè)也積極投入碳化硅襯底國產(chǎn)化的進程中。天岳 先進、三安光電、露笑科技、東尼電子等上市公司公司，天科合達(dá)、比亞迪半導(dǎo) 體、河北同光等擬上市公司，均規(guī)劃在 2022-25 年間擴張 SiC 襯底產(chǎn)能，襯底 尺寸以 4 英寸、6 英寸為主，少數(shù)包括 8 英寸產(chǎn)線。參考晶升裝備公告中的假 設(shè)，以單臺碳化硅單晶爐產(chǎn)量為 375 或 500 片/年進行測算，假設(shè)每臺單價為 60 萬元-110 萬元（含稅），預(yù)計未來 2 至 5 年內(nèi)，國內(nèi)主要外購 SiC 長晶設(shè)備市 場需求約為 36.38-88.94 億元。

3.4.2. 碳化硅外延設(shè)備：被海外四大企業(yè)壟斷，瓶頸突破需重視

與襯底環(huán)節(jié)所需“設(shè)備+長晶工藝”的 know-how 不同，SiC 外延技術(shù)成熟度 相對較高，該環(huán)節(jié)的更多壁壘來自于設(shè)備資本開支及對設(shè)備的工藝控制，目前全 球主要有四家 CVD 設(shè)備玩家，其 SiC 外延設(shè)備具有各自的優(yōu)勢：1）Axitron 的外延設(shè)備生長能力最強（10*100mm&6*150mm），因此其產(chǎn)能 相對更大。2）LPE 的外延設(shè)備的生長速率最高（＞90um/h）。3）日企 TEL 的外延設(shè)備為雙腔體結(jié)構(gòu)，有助于提高產(chǎn)量。4）nuflare 的旋轉(zhuǎn)速率更高，每分鐘可達(dá) 1000 轉(zhuǎn)，因此均勻性更強，同時他的 氣流方向可以避免一些顆粒物的產(chǎn)生，減少顆粒物落到片子上的概率。

目前整個碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的瓶頸在外延環(huán)節(jié)。近兩年資本市場更關(guān)注價值量更高的 SiC 襯底環(huán)節(jié)和以及上車最快的模塊環(huán)節(jié)，卻疏忽了外延的環(huán)節(jié)。目前外延環(huán)節(jié) 成為整個 SiC 產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)化的瓶頸，主要問題在于以下兩點：1）外延設(shè)備供不應(yīng)求。到目前為止，主要6寸外延設(shè)備集中在國外 4 家廠商手 中，他們的產(chǎn)能有限且交期極長，而國內(nèi) SiC 外延設(shè)備廠商的產(chǎn)品還需驗證?，F(xiàn) 在國內(nèi)主要有兩大 SiC 外延廠，一個是廈門的瀚天天成，還有一個是東莞的天域 半導(dǎo)體。2022 年上半年的二者的外延設(shè)備數(shù)量在 20 多臺，到年底可以超過 30 臺左右。2）外延爐在驗證過程中還主要面臨幾大問題：a）主要零配件能否滿足供給；b） 本身設(shè)備的穩(wěn)定性、操作方便性；c）生產(chǎn)出來的外延片能否滿足市場需求。預(yù)計未來 5 年全球 SiC 外延設(shè)備增速為 25%：2022 年 7 月，ASM International N.V.（ASM）宣布收購位于意大利的碳化硅(SiC)和硅外延設(shè)備制造商 LPE S.p.A.的所有流通股。ASM 內(nèi)部預(yù)計從 2021-25 年，對 SiC 外延設(shè)備的需求 將以超過 25%的復(fù)合年增長率增長。國內(nèi)做 SiC 外延設(shè)備廠商有北方華創(chuàng)、晶 盛機電、恒普股份等，目前也在逐步進入到客戶驗證階段。

審核編輯 ：李倩