一、SiC功率器件較Si器件具備多重優(yōu)勢
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國碳化硅功率器件行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景預(yù)測報告（2024-2031年）》顯示，碳化硅功率器件是以碳化硅材料為基礎(chǔ)制造的高性能半導體器件，包括二極管、晶體管以及功率模塊等多種類型。
當前Si半導體已逼近物理極限，以SiC為代表的第三代半導體成為后摩爾時代半導體行業(yè)發(fā)展的重點方向之一，SiC材料擁有禁帶寬度大，具有擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強等優(yōu)勢，因此采用第三代半導體材料制備的半導體器件不僅能在更高的溫度下穩(wěn)定運行，適用于高電壓、高頻率場景，此外還能以較少的電能消耗，獲得更高的運行能力。
資料來源：觀研天下整理
二、下游推動全球碳化硅功率器件產(chǎn)業(yè)化進程
下游新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等發(fā)展對高頻、大功率射頻及電力電子需求的快速增長，極大推動了碳化硅的產(chǎn)業(yè)化進程。2019-2023年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模由5.8億美元增長至19.72億美元，預(yù)計2024年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模將達26.23億美元，較上年同比增長33.01%。
碳化硅下游應(yīng)用情況
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 應(yīng)用情況 |
| 新能源汽車 | 新能源汽車系統(tǒng)架構(gòu)中涉及到功率半導體應(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。碳化硅功率器件應(yīng)用于電機驅(qū)動系統(tǒng)中的主逆變器,能夠顯著降低電力電子系統(tǒng)的體積、重量和成本，提高功率密度。碳化硅器件應(yīng)用于車載充電系統(tǒng)和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能夠有效降低開關(guān)損耗、提高極限工作溫度、提升系統(tǒng)效率，目前全球已有超過20家汽車廠商在車載充電系統(tǒng)中使用碳化硅功率器件。碳化硅器件應(yīng)用于新能源汽車充電樁，可以減小充電樁體積，提高充電速度。 |
| 光伏發(fā)電 | 在光伏發(fā)電應(yīng)用中,基于硅基器件的傳統(tǒng)逆變器成本約占系統(tǒng)10%左右，卻是系統(tǒng)能量損耗的主要來源之一。 使用碳化硅MOSFET或碳化硅MIOSFET與碳化硅SBD結(jié)合的功率模塊的光伏逆變器,轉(zhuǎn)換效率可從96%提升至99%以上，能量損耗降低50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍，從而能夠縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度、延長器件使用壽命、(降低生產(chǎn)成本。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆變器的未來發(fā)展趨勢。在組串式和集中式光伏逆變器中，碳化硅產(chǎn)品預(yù)計會逐漸替代硅基器件。 |
| 軌道交通 | 軌道交通車輛中大量應(yīng)用功率半導體器件，其牽引變流器、輔助變流器、主輔- -體變流器、電力電子變壓器、電源充電機都有使用碳化硅器件的需求。其中，牽引變流器是機車大功率交流傳動系統(tǒng)的核心裝備,將碳化硅器件應(yīng)用于軌道交通牽引變流器，能極大發(fā)揮碳化硅器件高溫、高頻和低損耗特性,提高牽引變流器裝置效率，符合軌道交通大容量、輕量化和節(jié)能型牽引變流裝置的應(yīng)用需求，提升系統(tǒng)的整體效能。 |
| 智能電網(wǎng) | 相比其他電力電子裝置,電力系統(tǒng)要求更高的電壓、更大的功率容量和更高的可靠性，碳化硅器件突破了硅基功率半導體器件在大電壓、高功率和高溫度方面的限制所導致的系統(tǒng)局限性，并具有高頻、高可靠性、高效率、低損耗等獨特優(yōu)勢，在固態(tài)變壓器、柔性交流輸電、柔性直流輸電、高壓直流輸電及配電系統(tǒng)等應(yīng)用方面推動智能電網(wǎng)的發(fā)展和變革。 |
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
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三、我國碳化硅功率器件行業(yè)在政策利好下將迎來發(fā)展機遇
我國碳化硅功率器件行業(yè)在相關(guān)政策利好下也將迎來發(fā)展機遇。近年來，國家相繼出臺了《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》《電子信息制造業(yè)2023-2024年穩(wěn)增長行動方案》等相關(guān)政策，為碳化硅功率器件行業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展環(huán)境。
我國碳化硅功率器件行業(yè)相關(guān)政策
| 時間 | 政策 | 主要內(nèi)容 |
| 2023.08 | 《電子信息制造業(yè)2023-2024年穩(wěn)增長行動方案》 | 梳理基礎(chǔ)電子元器件、半導體器件、光電子器件、電子材料、新型顯示、集成電路、智慧家庭、虛擬現(xiàn)實等標準體系，加快重點標準制定和已發(fā)布標準落地實施。 |
| 2023.08 | 《新產(chǎn)業(yè)標準化領(lǐng)航工程實施方案(2023-2035年)》 | 研制集成電路材料、專用設(shè)備與零部件等標準，制修訂設(shè)計工具、接口規(guī)范、封裝測試等標準，研制新型存儲、處理器等高端芯片標準，開展人工智能芯片、車用芯片、消費電子用芯片等應(yīng)用標準研究。研制智能傳感器、功率半導體器件、新型顯示器件等基礎(chǔ)器件標準，制修訂電連接器、纖維光學、微波器件以及印制電路等領(lǐng)域標準。 |
| 2023.06 | 《制造業(yè)可靠性提升實施意見》 | 電子行業(yè)重點提升電子整機裝備用SoC/MCU/GPU等高端通用芯片、氮化鎵/碳化硅等寬禁帶半導體功率器件、精密光學元器件、光通信器件、新型敏感元件及傳感器、高適應(yīng)性傳感器模組、北斗芯片與器件、片式阻容感元件、高速連接器、高端射頻器件、高端機電元器件、LED芯片等電子元器件的可靠性水平。 |
| 2023.01 | 《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》 | 加快功率半導體器件等面向光伏發(fā)電、風力發(fā)電、電力傳輸、新能源汽車、軌道交通推廣。提高長壽命、高效率的LED技術(shù)水平，推動新型半導體照明產(chǎn)品在智慧城市、智能家居等領(lǐng)域應(yīng)用，發(fā)展綠色照明、健康照明。 |
| 2022.01 | 《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的通知》 | 實施產(chǎn)業(yè)鏈強鏈補鏈行動,加強面向多元化應(yīng)用場景的技術(shù)融合和產(chǎn)品創(chuàng)新，提升產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)競爭力，完善5G、集成電路、新能源汽車、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等重點產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈體系。 |
| 2021.03 | 《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》 | 瞄準人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領(lǐng)域，實施一 批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目。 |
| 2021.01 | 《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2021-2023年)》 | 重點發(fā)展微型化、片式化阻容感元件，高頻率、高精度頻率元器件，耐高溫、耐高壓、低損耗、高可靠半導體分立器件及模塊，小型化、高可靠、高靈敏度電子防護器件，高性能、多功能、高密度混合集成電路。 |
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從下游應(yīng)用市場占比情況來看，新能源汽車應(yīng)用占比最大，達到38%；其次是消費類電源，占比為22%；光伏逆變器占比15%。
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四、碳化硅功率器件市場向意法半導體等海外巨頭集中，中國企業(yè)加速追趕
由于碳化硅晶片制造工藝難度大，研發(fā)時間長，存在較高的技術(shù)門檻和人才門檻，全球碳化硅功率器件市場向等意法半導體、英飛凌、Wolfspeed、羅姆、安森美海外巨頭傾斜，行業(yè)集中度高，CR5達99%。
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目前，中國市場約80%的SiC晶圓和95%以上的器件，均由國外制造商提供，對外依賴度極高，不利于行業(yè)發(fā)展。近年來，我國本土企業(yè)如士蘭微、芯聯(lián)集成、斯達半導、華潤微等通過引進國外先進技術(shù)或自主創(chuàng)新，不斷提升碳化硅產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，逐漸在國內(nèi)外市場中占據(jù)一席之地。
我國碳化硅功率器件本土企業(yè)基本情況
| 企業(yè)名稱 | 簡介 |
| 士蘭微 | 擬與廈門半導體投資集團有限公司、廈新翼科技實業(yè)有限公司共同向子公司廈廣]士蘭集宏半導體有限公司增資41.5億元并簽署《8英寸SiC功率器件芯片制造生產(chǎn)線項目之投資合作協(xié)議》。各方合作在廈門市海滄區(qū)合資經(jīng)營項目公司“廈門士蘭集宏半導體有限公司”，以項目公司負責作為項目主體建設(shè)一條以SiC-MOSEFET為主要產(chǎn)品的8英寸sicC功率器件芯片制造生產(chǎn)線，產(chǎn)能規(guī)模6萬片/月。第-期項目總投資70億元，第二期投資50億元。 |
| 芯聯(lián)集成 | 公司已經(jīng)突破應(yīng)用于主驅(qū)的平面碳化硅(sic) MOSFET的技術(shù)，并已實現(xiàn)公司最新-代的碳化硅(SiC) MOSFET產(chǎn)品性能達到世界領(lǐng)先水平。同時，公司正在建設(shè)的國內(nèi)第一 條8英寸碳化硅(SiC)器件研發(fā)產(chǎn)線，也將于2024年通線。 |
| 斯達半導 | 嘉興斯達高壓特色工藝功率芯片和siC芯片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目總投資20億元,建設(shè)單位為嘉興斯達微電子有限公司，建設(shè)工期為2022- 2024年,項目于2022年1月3日開工,計劃2024年3月投入使用，項目投產(chǎn)后可實現(xiàn)年產(chǎn)36萬片功率芯片生產(chǎn)能力。 |
| 華潤微 | 目前公司已形成了系列化的碳化硅二極管和siC MOSFET產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品正在上量和市場推廣階段，同時新一代產(chǎn)品也在研發(fā)迭代。 |
| 三安光電 | 將全面采用國際領(lǐng)先的8英寸生產(chǎn)設(shè)備和工藝，并計劃在今年第三季度開始生產(chǎn),達到年產(chǎn)48萬片的規(guī)模。公司的8英寸碳化硅襯底外延工藝已完成調(diào)試，相關(guān)樣品已送至主要的海外客戶進行驗證。 |
| 揚杰科技 | 公司自主開發(fā)的車載碳化硅模塊已經(jīng)研制出樣,目前已經(jīng)獲得多家Tier1和終端車企的測試及合作意向，計劃于2025年完成全國產(chǎn)主驅(qū)碳化硅模塊的批量上車。 |
資料來源：觀研天下整理（zlj）
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