2023碳化硅产业发展趋势分析 预测市占率有望在 2024 年突破 10%

• 陈泽芳 2023年1月10日 来源：互联网 1313 86
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碳化硅在射频、功率器件领域应用广泛，市场增长空间广阔。受新能源汽车及发电、电源设备、射频器件等 需求驱动，预测2026 年碳化硅器件市场规模有望达到 89 亿美元，其中用于新能源汽车和工业、能源的 SiC 功率器件市场规模为 60 亿美元，用于射频的 SiC 器件

新能源汽车、光伏、电力电子等市场需求带动下，全球碳化硅市场规模正在快速成长。2021年碳化硅功率器件的市场规模约10亿美元，预计到2025年将超过37亿美元。近年来，新能源汽车发展迅猛，而为了克服“里程焦虑”，比亚迪、理想汽车、小鹏汽车、保时捷等一众国内外车企纷纷发布了搭载800V高电压平台的车型，随着高压快充迅速发展，碳化硅器件的耐高压、耐高温、高频等优势显露无疑。

在需求的拉动下，国内碳化硅全产业链正在快速突破中，斯达半导、新洁能、闻泰科技、露笑科技等产业链公司新成果频现。近期，锂电巨头、通信巨头、整车大厂等盯上了碳化硅，频频入股相关初创公司。

由于碳化硅材料具有高禁带宽度、高饱和电子漂移速度、高击穿强度、高热导 率等特点，碳化硅是功率器件理想的制造材料。当前碳化硅材料功率器件主要分为 二极管和晶体管，其中，二极管主要包括肖特基二极管(SBD)、结势垒肖特基二 极管(JBS)、PiN 功率二极管(PiN);晶体管主要包括金属氧化物半导体场效应 晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、结型场效应晶体管(JFET)、双 极型晶体管(BJT)、晶闸管。

2023碳化硅产业发展趋势预测

碳化硅在射频、功率器件领域应用广泛，市场增长空间广阔。受新能源汽车及发电、电源设备、射频器件等 需求驱动，预测2026 年碳化硅器件市场规模有望达到 89 亿美元，其中用于新能源汽车和工业、能源的 SiC 功率器件市场规模为 60 亿美元，用于射频的 SiC 器件市场 规模为 29 亿美元。碳化硅在功率及射频器件领域具备较强的优势，具备较强的应 用价值，有望在新能源汽车、工业和能源、射频市场逐步完成对硅基器件的替代。 预测碳化硅的市占率有望在 2024 年突破 10%。

当前绝大多数用于功率半导体器件的碳化硅衬底都是6英寸，根据业内观点，5年内6英寸碳化硅衬底依然会扮演主流角色。虽然8英寸碳化硅量产仍面临诸多挑战，但基于8英寸在有效面积、芯片合格率、综合成本等方面的优势，国际大厂纷纷加入了8英寸碳化硅衬底开发的行列：英飞凌计划在2023年左右开始量产8英寸衬底，2025年实现8英寸碳化硅器件的量产;意法半导体在2021年推出首批8英寸碳化硅晶圆后，宣布将斥资数亿欧元在意大利建立新基地，2024年实现40% 碳化硅衬底的自主供应;法国Soitec半导体发布了新款8英寸碳化硅晶圆，并于今年3月启动新晶圆厂建设，将在2023年下半年投入运营。截止目前，只有Wolfspeed(全球最主要的碳化硅衬底供应商)在美国纽约州的晶圆厂实现8英寸碳化硅量产，预计在2024年月产能将达到1.5万片。

在碳化硅器件的成本构成中，衬底和外延环节约占器件总成本的50%和25%，为产业链中价值量最高的环节。据预测，2026年全球碳化硅衬底有效产能约为330万片，距离同年的衬底629万片的需求量尚有较大差距，在业内形成稳定且高良率规模化出货前，整个行业都将持续呈现供不应求的格局。

根据中研普华研究院《2022-2027年碳化硅产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告》显示：

作为第三代半导体材料的典型代表，碳化硅(SiC)被认为是功率半导体行业进步的主要方向。新能源汽车是碳化硅功率器件的主要应用场景，同时功率器件也是汽车电动化的主要增量。碳化硅优良的频率、散热特性，使得其在射频器件上也得到广泛应用。碳化硅、 氮化镓材料的饱和电子漂移速率分别是硅的 2.0、2.5 倍，因此碳化硅、氮化镓器 件的工作频率大于传统的硅器件。然而，氮化镓材料存在耐热性能较差的缺点，而 碳化硅的耐热性和导热性都较好，可以弥补氮化镓器件耐热性较差的缺点，因此业 界采取半绝缘型碳化硅做衬底，在衬底上生长氮化镓外延层后制造射频器件。

按照电学性能的不同，碳化硅衬底可分为半绝缘型碳化硅衬底和导电型碳化 硅衬底两类，这两类衬底经外延生长后分明用于制造功率器件、射频器件等分立器 件。其中，半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件、光电器件等。通 过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层，制得碳化硅基氮化镓外延片，可进 一步制成 HEMT 等氮化镓射频器件。导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件。 与传统硅功率器件制作工艺不同，碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅衬底上， 需在导电型衬底上生长碳化硅外延层得到碳化硅外延片，并在外延层上制造肖特 基二极管、MOSFET、IGBT 等功率器件。

碳化硅 MOSFET 主要分为平面结构和沟槽结构。平面型碳化硅 MOSFET 的 结构特点是工艺简单、单元的一致性较好、雪崩能量比较高;缺点是当电流被限制 在靠近 P 体区域的狭窄的 N 区中流过时会产生 JFET 效应，增加通态电阻，且寄 生电容较大。 沟槽型碳化硅 MOSFET 是将栅极埋入基体中，形成垂直的沟道，这种结构的 特点是可以增加单元密度，没有 JFET 效应，沟道晶面实现最佳的沟道迁移率，导 通电阻比平面结构要明显的降低;缺点是由于要开沟槽，工艺变得复杂，且单元的 一致性较差，雪崩能量比较差。

《2022-2027年碳化硅产业深度调研及未来发展现状趋势预测报告》由中研普华研究院撰写，本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析，重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态，对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。

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