01、半導體材料分種類眾多，市場規模穩健增長

近年來我國半導體產業快速發展，市場規模快速增長。半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料，是現代電子信息產業的基礎，其下游產品廣泛應用于移動通信、 計算機、電力電子、醫療電子、工業電子、軍工航天等行業，被稱為現代工業的“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 控制和物聯網等科技產業的發展，疊加半導體國產化的快速推進，我國半導體產業迎來 了快速發展階段。2022 年，我國半導體銷售額達到了 1,921 億美元，同比增長 26.80%， 2017-2022 年復合增速高達 9.94%，高于全球同期 6.18%的復合增速。

從銷售額占比來看， 我國半導體產業的全球影響力逐步增強， 國內半導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，隨著半導體芯片工 藝升級、芯片尺寸持續小型化，以及全球硅材料、化合物半導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提升。

02、SiC 的進化歷程

半導體材料發展至今已經歷三個階段。常見的半導體材料包括硅 (Si) 、鍺 (Ge) 等元 素半導體及砷化鎵 (GaAs) 、碳化硅 (SiC) 、氮化鎵 (GaN) 等化合物半導體材料，從被研究和規模化應用的時間先后順序來看，上述半導體材料被業內通俗地劃分為三代。

第一代半導體材料從 20 世紀 50 年代開始大規模應用，以硅 (Si) 、鍺 (Ge) 為代表。

該類材料產業鏈較為成熟，技術儲備完善且制作成本較低， 目前主要應用于大規模集成 電路中，主要產品包括低壓、低頻、低功率的晶體管和探測器。硅基半導體材料是目前 產量最大、應用最廣的半導體材料，90%以上的半導體產品是用硅基材料制作。

第二代半導體材料從 20 世紀 90 年代開始大規模應用，以(GaAs)和磷化銦(InP) 為代表。隨著半導體產業的發展，硅材料的物理瓶頸日益顯現，其物理性質限制了在光電子和高頻高功率器件上的應用。

第二代半導體材料在物理結構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、抗輻射等優勢，適用于制作高 速高頻、大功率及發光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發光器件的優良材料，廣泛運用于移動通訊、衛星通訊、光通訊和 GPS 導航等領域。

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

03、SiC 功率器件在下游應用中嶄露頭角

功率器件是電力電子行業的重要基礎元器件之一， 能夠實現對電能的處理、轉換及控制，主要包括功率二極管、晶閘管、IGBT、MOSFET 等 產品。隨著新應用場景的出現和發展，功率器件的應用范圍已從傳統的消費電子、工業 控制、電力傳輸、計算機、軌道交通等領域，擴展至新能源汽車、風光儲、物聯網、云 計算和大數據等新興應用領域。以 SiC 為襯底制造的功率器件，具備耐高壓、耐高溫和 低能量損耗等優越性能，可以滿足電力電子技術對高溫、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、智能電網的應用上逐漸嶄露頭角。據 Yole 預測，到 2025 年，全球 SiC 市場規模將達到 25.60 億美元，2019-2025 年復合增速高達 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%，同時降低了開關損耗， 實現了續航能力的提升。隨著特斯拉率先導入 SiC 器件后，比亞迪、小鵬、蔚來、現代等多個終端廠商積極跟進，其中比亞迪預計在 2023 年全面采用SiC 器件替代 IGBT。隨著終端車廠陸續采用 SiC 方案，SiC 的需求有望逐步放量。

近年來，中國 SiC行業受到各級政府的高度重視和國家產業政策的重點支持。國家陸續出臺了多項政策，鼓勵 SiC 行業發展與創新，《關于做好 2022 年享受稅收優惠政策的集成電路企業或 項目、軟件企業清單制定工作有關要求的通知》《中華人民共和國國民經濟和社會發展 第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要》 ?《基礎電子元器件產業發展行動計劃 (2021-2023 年) 》等產業政策為 SiC 行業的發展提供了明確、廣闊的市場前景，為企業提供了良好的生產經營環境。

04、SiC的多渠道優勢

預計 SiC 器件在高電壓場景中先具備替代優勢。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。考慮到 SiC對系統成本的減少，例如減少散熱組價和縮 小體積，我們預計在高電壓場景下，SiC已出現替換硅基器件的優勢。華為預計 2025 年前 SiC 價格逐漸于硅持平。華為在《數字能源 2030》 中指出， 以 SiC為代表的第三 代半導體功率芯片和器件能夠大幅提升各類電力電子設備的能量密度，提高電能轉換效率，降低損耗，滲透率將在未來全面提升；SiC 的瓶頸當前主要在于襯底成本高，預計未來 2025 年前，其價格會逐漸降為硅持平。

海外廠商在碳化硅領域占據先發優勢，國內企業加速驗證。海外企業由于占據先發優勢， 在技術進展與產能規模上具備一定壟斷地位，在導電型 SiC 襯底市場中，海外龍頭 Wolfspeed 占據 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。國內企業仍在起步階段，技術不斷追趕同時產能 尚在爬坡，天岳先進、天科合達等一眾廠商初具規模，但隨著國內企業產品得到驗證進 程加速，下游廠商認可程度不斷提升，海外企業與國內企業差距相對縮小，國產替代具備廣闊的市場空間。

編輯：黃飛

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