碳化硅項(xiàng)目集中開工 2026年車用碳化硅器件市場(chǎng)

• 黃江 2023年8月29日 來源：東方財(cái)富 983 62
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碳化硅的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括電動(dòng)汽車、光伏發(fā)電、充電樁、電力電子等領(lǐng)域。近年來，我國在碳化硅領(lǐng)域的研究和應(yīng)用取得快速發(fā)展，一些項(xiàng)目已經(jīng)落地實(shí)施。

碳化硅下游市場(chǎng)需求旺盛

隨著碳化硅(SiC)在電動(dòng)汽車、新能源等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)。近期，一批碳化硅項(xiàng)目集中開工，部分公司接到批量訂單，推動(dòng)了碳化硅加速量產(chǎn)。

碳化硅的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括電動(dòng)汽車、光伏發(fā)電、充電樁、電力電子等領(lǐng)域。近年來，我國在碳化硅領(lǐng)域的研究和應(yīng)用取得快速發(fā)展，一些項(xiàng)目已經(jīng)落地實(shí)施。

例如，在新能源汽車的高壓充電技術(shù)方面，碳化硅作為其中的關(guān)鍵材料，其需求正日益增長(zhǎng)。碳化硅作為一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，具有耐高壓、導(dǎo)熱好、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)高壓快充技術(shù)的核心材料，能夠顯著提高新能源汽車的充電效率和續(xù)航里程。目前碳化硅技術(shù)已經(jīng)可以滿足現(xiàn)階段800V高壓快充的需要。

據(jù)悉，目前國內(nèi)一些知名車企如小鵬、極狐等都已經(jīng)推出了采用碳化硅材料的高壓快充車型。這些車型具備快速充電、長(zhǎng)續(xù)航里程等優(yōu)勢(shì)。

碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料擁有良好的發(fā)展前景，新能源汽車是其核心驅(qū)動(dòng)力，其次為光伏及工控領(lǐng)域的器件應(yīng)用。

市場(chǎng)分析機(jī)構(gòu)Yole預(yù)計(jì)，全球碳化硅功率器件市場(chǎng)將從2021年的10.90億美元增長(zhǎng)至2027年的62.97億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)34%。集邦咨詢則預(yù)計(jì)2026年車用碳化硅器件市場(chǎng)將達(dá)到39.4億美元。

全球碳化硅功率器件市場(chǎng)供應(yīng)問題

3月初，埃隆·馬斯克在投資者大會(huì)上宣布：未來要削減特斯拉75%的碳化硅用量。而當(dāng)年正是特斯拉率先在Model 3主驅(qū)的逆變器上使用碳化硅，一手開辟了碳化硅“上車”的先河。

業(yè)內(nèi)分析，特斯拉之所以棄“碳”而行，可能是出于成本、產(chǎn)能等多方位考量做出的無奈選擇。有消息人士分析，此舉與其碳化硅供應(yīng)商有很大關(guān)系，也有人認(rèn)為電動(dòng)汽車巨頭擔(dān)心碳化硅良品率低和供應(yīng)能力不足。

碳化硅單晶制備一直是全球性難題，晶體生長(zhǎng)工藝的穩(wěn)定性難以保證。碳化硅整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈大致上可以分成襯底、外延、器件3類廠商，然而在這一環(huán)接一環(huán)的生產(chǎn)程序上，目前每個(gè)環(huán)節(jié)的良品率都不是很高，生產(chǎn)的襯底很難合格，導(dǎo)致最終的器件成本極高，同時(shí)性能也不穩(wěn)定，產(chǎn)量難以保證。

新能源汽車對(duì)碳化硅的需求量很大，而供應(yīng)又遲遲跟不上車企產(chǎn)能擴(kuò)張的節(jié)奏。有國內(nèi)碳化硅頭部廠商表示：“我們目前沒有多余碳化硅產(chǎn)能外供，雖然特斯拉喊出‘減碳’，但實(shí)際上碳化硅的使用量在逐年增加并沒有減少，市場(chǎng)需求強(qiáng)勁。”

江西新能源科技職業(yè)學(xué)院新能源汽車技術(shù)研究院院長(zhǎng)張翔也表示：“相較于傳統(tǒng)硅材料，碳化硅材料性質(zhì)更匹配高壓平臺(tái)，具備耐壓能力強(qiáng)、效率高、體積小等優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前仍是新能源車電驅(qū)動(dòng)方案的最優(yōu)選擇?！?/p>

由此可見，減用碳化硅只是新能源汽車企業(yè)出于精打細(xì)算的綜合抉擇，并不是改弦更張、另起爐灶。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2026年中國碳化硅行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

碳化硅應(yīng)用前景廣闊，國內(nèi)企業(yè)也看準(zhǔn)了這個(gè)賽道。“但是碳化硅晶體生長(zhǎng)極其困難，20世紀(jì)90年代只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家掌握晶體生長(zhǎng)和加工技術(shù)，我國碳化硅技術(shù)起步相對(duì)較晚，目前國內(nèi)企業(yè)正在碳化硅領(lǐng)域奮起直追?！标愋↓堈f。

以6英寸碳化硅襯底為例，國內(nèi)良品率大概有40%，海外有60%～70%。另外，碳化硅半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管分為平面類和溝槽類，在同等條件下，溝槽類更具備成本和性能優(yōu)勢(shì)，但國內(nèi)企業(yè)需要跨過巨大的專利鴻溝。

業(yè)內(nèi)人士指出，當(dāng)前碳化硅的下游需求依舊旺盛，特別是車用級(jí)碳化硅襯底產(chǎn)能仍偏緊，國內(nèi)業(yè)界對(duì)于碳化硅國產(chǎn)替代的呼聲非常高。國家也意識(shí)到了這個(gè)問題，在《“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提出，將加速推動(dòng)以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體新材料新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，催生一批高速成長(zhǎng)的新材料企業(yè)。更值得注意的是，目前已有要對(duì)中國禁售碳化硅等產(chǎn)業(yè)高精尖設(shè)備的跡象，所以碳化硅國產(chǎn)化之路勢(shì)在必行。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)已經(jīng)紛紛行動(dòng)起來，布局碳化硅產(chǎn)業(yè)，加入碳化硅的國產(chǎn)化隊(duì)伍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年國內(nèi)新立項(xiàng)、簽約的碳化硅項(xiàng)目投資額超過476億元，而2018年這個(gè)數(shù)字還只有50億元。

業(yè)內(nèi)人士指出，隨著未來兩三年產(chǎn)能密集釋放，國內(nèi)碳化硅市場(chǎng)供需將會(huì)趨于平衡，成本將加速下降。屆時(shí)，國內(nèi)碳化硅中低端產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)或?qū)⒏蛹ち?，業(yè)內(nèi)需要在技術(shù)突破上重點(diǎn)發(fā)力，實(shí)現(xiàn)彎道超車和自主可控，縮小與國際巨頭的差距，爭(zhēng)取在碳化硅高端市場(chǎng)分得一杯羹。

功率半導(dǎo)體正從傳統(tǒng)硅基功率器件IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、MOSFET(金氧半場(chǎng)效晶體管)，走向以SiC(碳化硅)和GaN(氮化鎵)為代表的時(shí)代。

在這條賽道上，企業(yè)融資并購、廠商增資擴(kuò)產(chǎn)、新玩家跑步入場(chǎng)、新項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)。

多位長(zhǎng)期關(guān)注功率半導(dǎo)體發(fā)展的專業(yè)人士對(duì)《中國經(jīng)營報(bào)》記者表示，伴隨著 5G、物聯(lián)網(wǎng)、新能源等行業(yè)的迅速發(fā)展，具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場(chǎng)、熱導(dǎo)率、電子飽和速率及抗輻射能力的碳化硅、氮化鎵等為代表的第三代半導(dǎo)體材料進(jìn)入快速發(fā)展階段，市場(chǎng)前景廣闊。

由于 SiC器件具有耐高溫、低損耗、導(dǎo)熱性良好、耐腐蝕、強(qiáng)度大、高純度等優(yōu)點(diǎn)，并且在禁帶寬度、絕緣擊穿場(chǎng)強(qiáng)、熱導(dǎo)率以及功率密度等參數(shù)方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體。

與碳化硅一樣，氧化鎵同樣被業(yè)內(nèi)所看好，但是，氧化鎵還有諸多技術(shù)瓶頸待突破。比如，由于高熔點(diǎn)、高溫分解以及易開裂等特性，大尺寸氧化鎵單晶制備較難實(shí)現(xiàn)，距離真正規(guī)?；?、商業(yè)化量產(chǎn)還需要一定時(shí)間。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢《2023 SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)分析報(bào)告》，隨著Infineon、ON Semi等與汽車、能源業(yè)者合作項(xiàng)目明朗化， 2023年整體SiC功率元件市場(chǎng)規(guī)模有望增長(zhǎng)至22.8億美元，年成長(zhǎng)率為41.4%。同時(shí)，受惠于電動(dòng)汽車及可再生能源等下游主要應(yīng)用市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求，2026年SiC功率元件市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到53.3億美元。另Yole數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2023年，全球碳化硅材料滲透率有望達(dá)到3.75%。

海內(nèi)外巨頭也紛紛錨定了這一藍(lán)海市場(chǎng)。汽車半導(dǎo)體芯片巨頭瑞薩電子在日前宣布，將于2025年開始使用SiC來生產(chǎn)降低損耗的下一代功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，計(jì)劃在目前生產(chǎn)硅基功率半導(dǎo)體的群馬縣高崎工廠進(jìn)行量產(chǎn)，但具體投資金額和生產(chǎn)規(guī)模尚未確定。

值得注意的是，瑞薩電子此前很少涉及SiC相關(guān)業(yè)務(wù)，不過，作為新玩家，瑞薩社長(zhǎng)兼CEO柴田英利表示，“在功率半導(dǎo)體上、我們起步非常慢?？蛻魧?duì)瑞薩IGBT的評(píng)價(jià)非常高、會(huì)將這些評(píng)價(jià)活用至SiC業(yè)務(wù)上?，F(xiàn)在SiC市場(chǎng)仍小，但將來毫無疑問會(huì)變得非常大?！?/p>

《2022-2026年中國碳化硅行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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