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(dǎo)體器件，包括二極管、晶體管以及功率模塊等多種類型。
當(dāng)前Si半導(dǎo)體已逼近物理極限，以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體成為后摩爾時代半導(dǎo)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(dǎo)率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)勢，因此采用第三代半導(dǎo)體材料制備的半導(dǎo)體器件不僅能在更高的溫度下穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)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(jìn)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(jìn)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(dá)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(dǎo)體應(yīng)用的組件包括:電機(jī)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(jī)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(dǎo)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(jī)都有使用碳化硅器件的需求。其中，牽引變流器是機(jī)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(dǎo)體器件在大電壓、高功率和高溫度方面的限制所導(dǎo)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(jī)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(jī)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(dǎo)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)體系，加快重點標(biāo)準(zhǔn)制定和已發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)落地實施。 |
| 2023.08 | 《新產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，制修訂設(shè)計工具、接口規(guī)范、封裝測試等標(biāo)準(zhǔn)，研制新型存儲、處理器等高端芯片標(biāo)準(zhǔn)，開展人工智能芯片、車用芯片、消費電子用芯片等應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究。研制智能傳感器、功率半導(dǎo)體器件、新型顯示器件等基礎(chǔ)器件標(biāo)準(zhǔn)，制修訂電連接器、纖維光學(xué)、微波器件以及印制電路等領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)。 |
| 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(jī)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(dǎo)體功率器件、精密光學(xué)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(jī)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(dǎo)意見》 | 加快功率半導(dǎo)體器件等面向光伏發(fā)電、風(fēng)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(dǎo)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(jì)發(fā)展規(guī)劃的通知》 | 實施產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)鏈補(bǔ)鏈行動,加強(qiáng)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(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》 | 瞄準(zhǔn)人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學(xué)、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(dǎo)體分立器件及模塊，小型化、高可靠、高靈敏度電子防護(hù)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(dá)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(dǎo)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(dǎo)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(dá)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(dá)半導(dǎo)、華潤微等通過引進(jìn)國外先進(jìn)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(dǎo)體投資集團(tuán)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(dǎo)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(dǎo)體有限公司”，以項目公司負(fù)責(zé)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(dá)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(dá)半導(dǎo) | 嘉興斯達(dá)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(dá)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(dá)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(jìn)行驗證。 |
| 揚(yáng)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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