01、半導(dǎo)體材料分種類眾多，市場規(guī)模穩(wěn)健增長

近年來我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，市場規(guī)?？焖僭鲩L。半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，是現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，其下游產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于移動通信、 計算機、電力電子、醫(yī)療電子、工業(yè)電子、軍工航天等行業(yè)，被稱為現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”。

近年受益于智能手機和智能穿戴等新興消費電子市場的快速放量，以及汽車電子、工業(yè) 控制和物聯(lián)網(wǎng)等科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，疊加半導(dǎo)體國產(chǎn)化的快速推進(jìn)，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來 了快速發(fā)展階段。2022 年，我國半導(dǎo)體銷售額達(dá)到了 1,921 億美元，同比增長 26.80%， 2017-2022 年復(fù)合增速高達(dá) 9.94%，高于全球同期 6.18%的復(fù)合增速。

從銷售額占比來看， 我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全球影響力逐步增強， 國內(nèi)半導(dǎo)體銷售額占全球比重從 2017 年的 30.69%提升至 2022 年的 35.27%。未來，隨著半導(dǎo)體芯片工 藝升級、芯片尺寸持續(xù)小型化，以及全球硅材料、化合物半導(dǎo)體材料的品種和性能不斷 迭代升級的影響下，晶圓制造材料占比有望繼續(xù)提升。

02、SiC 的進(jìn)化歷程

半導(dǎo)體材料發(fā)展至今已經(jīng)歷三個階段。常見的半導(dǎo)體材料包括硅 (Si) 、鍺 (Ge) 等元 素半導(dǎo)體及砷化鎵 (GaAs) 、碳化硅 (SiC) 、氮化鎵 (GaN) 等化合物半導(dǎo)體材料，從被研究和規(guī)?；瘧?yīng)用的時間先后順序來看，上述半導(dǎo)體材料被業(yè)內(nèi)通俗地劃分為三代。

第一代半導(dǎo)體材料從 20 世紀(jì) 50 年代開始大規(guī)模應(yīng)用，以硅 (Si) 、鍺 (Ge) 為代表。

該類材料產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，技術(shù)儲備完善且制作成本較低， 目前主要應(yīng)用于大規(guī)模集成 電路中，主要產(chǎn)品包括低壓、低頻、低功率的晶體管和探測器。硅基半導(dǎo)體材料是目前 產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料，90%以上的半導(dǎo)體產(chǎn)品是用硅基材料制作。

第二代半導(dǎo)體材料從 20 世紀(jì) 90 年代開始大規(guī)模應(yīng)用，以(GaAs)和磷化銦(InP) 為代表。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，硅材料的物理瓶頸日益顯現(xiàn)，其物理性質(zhì)限制了在光電子和高頻高功率器件上的應(yīng)用。

第二代半導(dǎo)體材料在物理結(jié)構(gòu)上具備直接帶隙的特點， 相對于硅基材料具有光電性能佳、工作頻率高，抗高溫、抗輻射等優(yōu)勢，適用于制作高 速高頻、大功率及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料，廣泛運用于移動通訊、衛(wèi)星通訊、光通訊和 GPS 導(dǎo)航等領(lǐng)域。

第三代半導(dǎo)體是以氮化鎵 (GaN)?、碳化硅（SIC）為代表的化合物半導(dǎo)體，該類半導(dǎo)體 材料禁帶寬度大于或等于 2.3eV，因此也被稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料。第三代半導(dǎo)體在禁 帶寬度、擊穿電場、熱導(dǎo)率、電子飽和速率、抗輻射能力等關(guān)鍵參數(shù)方面具有顯著優(yōu)勢， 滿足了現(xiàn)代工業(yè)對高功率、高電壓、高頻率的需求。因此，第三代半導(dǎo)體主要被用于制作高速、高頻、大功率及發(fā)光電子元器件，下游應(yīng)用領(lǐng)域包括智能電網(wǎng)、新能源汽車、 光伏風(fēng)電、5G 通信等。

03、SiC 功率器件在下游應(yīng)用中嶄露頭角

功率器件是電力電子行業(yè)的重要基礎(chǔ)元器件之一， 能夠?qū)崿F(xiàn)對電能的處理、轉(zhuǎn)換及控制，主要包括功率二極管、晶閘管、IGBT、MOSFET 等 產(chǎn)品。隨著新應(yīng)用場景的出現(xiàn)和發(fā)展，功率器件的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的消費電子、工業(yè) 控制、電力傳輸、計算機、軌道交通等領(lǐng)域，擴展至新能源汽車、風(fēng)光儲、物聯(lián)網(wǎng)、云 計算和大數(shù)據(jù)等新興應(yīng)用領(lǐng)域。以 SiC 為襯底制造的功率器件，具備耐高壓、耐高溫和 低能量損耗等優(yōu)越性能，可以滿足電力電子技術(shù)對高溫、高功率、高壓、高頻及抗輻射 等惡劣工作條件的新要求，與硅基功率器件相比，能夠極大提高能源轉(zhuǎn)換效率，在新能源汽車、充電樁、光伏新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)的應(yīng)用上逐漸嶄露頭角。據(jù) Yole 預(yù)測，到 2025 年，全球 SiC 市場規(guī)模將達(dá)到 25.60 億美元，2019-2025 年復(fù)合增速高達(dá) 29.53%。

下游廠商積極采用 SiC 方案，需求有望逐步放量。2022 年 ，特斯拉宣布 Model 3 將搭載 STSiC 器件，全車共有 48 個 SiCMOSFET 用于主逆變器中。通過搭載 SiC 器件，特斯拉的逆變器效率從Model S 的 82%提升至 Model 3 的 90%，同時降低了開關(guān)損耗， 實現(xiàn)了續(xù)航能力的提升。隨著特斯拉率先導(dǎo)入 SiC 器件后，比亞迪、小鵬、蔚來、現(xiàn)代等多個終端廠商積極跟進(jìn)，其中比亞迪預(yù)計在 2023 年全面采用SiC 器件替代 IGBT。隨著終端車廠陸續(xù)采用 SiC 方案，SiC 的需求有望逐步放量。

近年來，中國 SiC行業(yè)受到各級政府的高度重視和國家產(chǎn)業(yè)政策的重點支持。國家陸續(xù)出臺了多項政策，鼓勵 SiC 行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新，《關(guān)于做好 2022 年享受稅收優(yōu)惠政策的集成電路企業(yè)或 項目、軟件企業(yè)清單制定工作有關(guān)要求的通知》《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展 第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》 ?《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃 (2021-2023 年) 》等產(chǎn)業(yè)政策為 SiC 行業(yè)的發(fā)展提供了明確、廣闊的市場前景，為企業(yè)提供了良好的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境。

04、SiC的多渠道優(yōu)勢

預(yù)計 SiC 器件在高電壓場景中先具備替代優(yōu)勢。從安森美的功率器件原廠價格對比來 看， ?目前其 650V SiC MOSFET 價格比同電壓的硅基 IGBT 單管要貴 3.2 倍，而1200V SiC MOSFET 比同電壓的 IGBT 單管價格差距就縮小至 2.2 倍。這反映在高電壓等級下，SiC 器件的價格與硅基的差距更小?？紤]到 SiC對系統(tǒng)成本的減少，例如減少散熱組價和縮 小體積，我們預(yù)計在高電壓場景下，SiC已出現(xiàn)替換硅基器件的優(yōu)勢。華為預(yù)計 2025 年前 SiC 價格逐漸于硅持平。華為在《數(shù)字能源 2030》 中指出， 以 SiC為代表的第三 代半導(dǎo)體功率芯片和器件能夠大幅提升各類電力電子設(shè)備的能量密度，提高電能轉(zhuǎn)換效率，降低損耗，滲透率將在未來全面提升；SiC 的瓶頸當(dāng)前主要在于襯底成本高，預(yù)計未來 2025 年前，其價格會逐漸降為硅持平。

海外廠商在碳化硅領(lǐng)域占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢，國內(nèi)企業(yè)加速驗證。海外企業(yè)由于占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢， 在技術(shù)進(jìn)展與產(chǎn)能規(guī)模上具備一定壟斷地位，在導(dǎo)電型 SiC 襯底市場中，海外龍頭 Wolfspeed 占據(jù) 60%以上市場份額，美國 II-VI 公司、德國 SiCrystal AG、道康寧 (Dow Corning) 、 日本新日鐵等緊隨其后。國內(nèi)企業(yè)仍在起步階段，技術(shù)不斷追趕同時產(chǎn)能 尚在爬坡，天岳先進(jìn)、天科合達(dá)等一眾廠商初具規(guī)模，但隨著國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品得到驗證進(jìn) 程加速，下游廠商認(rèn)可程度不斷提升，海外企業(yè)與國內(nèi)企業(yè)差距相對縮小，國產(chǎn)替代具備廣闊的市場空間。

編輯：黃飛

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