2023碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢分析 預(yù)測市占率有望在 2024 年突破 10%

• 陳澤芳 2023年1月10日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1313 86
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碳化硅在射頻、功率器件領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，市場增長空間廣闊。受新能源汽車及發(fā)電、電源設(shè)備、射頻器件等 需求驅(qū)動，預(yù)測2026 年碳化硅器件市場規(guī)模有望達(dá)到 89 億美元，其中用于新能源汽車和工業(yè)、能源的 SiC 功率器件市場規(guī)模為 60 億美元，用于射頻的 SiC 器件

新能源汽車、光伏、電力電子等市場需求帶動下，全球碳化硅市場規(guī)模正在快速成長。2021年碳化硅功率器件的市場規(guī)模約10億美元，預(yù)計到2025年將超過37億美元。近年來，新能源汽車發(fā)展迅猛，而為了克服“里程焦慮”，比亞迪、理想汽車、小鵬汽車、保時捷等一眾國內(nèi)外車企紛紛發(fā)布了搭載800V高電壓平臺的車型，隨著高壓快充迅速發(fā)展，碳化硅器件的耐高壓、耐高溫、高頻等優(yōu)勢顯露無疑。

在需求的拉動下，國內(nèi)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈正在快速突破中，斯達(dá)半導(dǎo)、新潔能、聞泰科技、露笑科技等產(chǎn)業(yè)鏈公司新成果頻現(xiàn)。近期，鋰電巨頭、通信巨頭、整車大廠等盯上了碳化硅，頻頻入股相關(guān)初創(chuàng)公司。

由于碳化硅材料具有高禁帶寬度、高飽和電子漂移速度、高擊穿強(qiáng)度、高熱導(dǎo) 率等特點(diǎn)，碳化硅是功率器件理想的制造材料。當(dāng)前碳化硅材料功率器件主要分為 二極管和晶體管，其中，二極管主要包括肖特基二極管(SBD)、結(jié)勢壘肖特基二 極管(JBS)、PiN 功率二極管(PiN);晶體管主要包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng) 晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)、雙 極型晶體管(BJT)、晶閘管。

2023碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢預(yù)測

碳化硅在射頻、功率器件領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，市場增長空間廣闊。受新能源汽車及發(fā)電、電源設(shè)備、射頻器件等 需求驅(qū)動，預(yù)測2026 年碳化硅器件市場規(guī)模有望達(dá)到 89 億美元，其中用于新能源汽車和工業(yè)、能源的 SiC 功率器件市場規(guī)模為 60 億美元，用于射頻的 SiC 器件市場 規(guī)模為 29 億美元。碳化硅在功率及射頻器件領(lǐng)域具備較強(qiáng)的優(yōu)勢，具備較強(qiáng)的應(yīng) 用價值，有望在新能源汽車、工業(yè)和能源、射頻市場逐步完成對硅基器件的替代。 預(yù)測碳化硅的市占率有望在 2024 年突破 10%。

當(dāng)前絕大多數(shù)用于功率半導(dǎo)體器件的碳化硅襯底都是6英寸，根據(jù)業(yè)內(nèi)觀點(diǎn)，5年內(nèi)6英寸碳化硅襯底依然會扮演主流角色。雖然8英寸碳化硅量產(chǎn)仍面臨諸多挑戰(zhàn)，但基于8英寸在有效面積、芯片合格率、綜合成本等方面的優(yōu)勢，國際大廠紛紛加入了8英寸碳化硅襯底開發(fā)的行列：英飛凌計劃在2023年左右開始量產(chǎn)8英寸襯底，2025年實現(xiàn)8英寸碳化硅器件的量產(chǎn);意法半導(dǎo)體在2021年推出首批8英寸碳化硅晶圓后，宣布將斥資數(shù)億歐元在意大利建立新基地，2024年實現(xiàn)40% 碳化硅襯底的自主供應(yīng);法國Soitec半導(dǎo)體發(fā)布了新款8英寸碳化硅晶圓，并于今年3月啟動新晶圓廠建設(shè)，將在2023年下半年投入運(yùn)營。截止目前，只有Wolfspeed(全球最主要的碳化硅襯底供應(yīng)商)在美國紐約州的晶圓廠實現(xiàn)8英寸碳化硅量產(chǎn)，預(yù)計在2024年月產(chǎn)能將達(dá)到1.5萬片。

在碳化硅器件的成本構(gòu)成中，襯底和外延環(huán)節(jié)約占器件總成本的50%和25%，為產(chǎn)業(yè)鏈中價值量最高的環(huán)節(jié)。據(jù)預(yù)測，2026年全球碳化硅襯底有效產(chǎn)能約為330萬片，距離同年的襯底629萬片的需求量尚有較大差距，在業(yè)內(nèi)形成穩(wěn)定且高良率規(guī)?；鲐浨?，整個行業(yè)都將持續(xù)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的格局。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年碳化硅產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢預(yù)測報告》顯示：

作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，碳化硅(SiC)被認(rèn)為是功率半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)步的主要方向。新能源汽車是碳化硅功率器件的主要應(yīng)用場景，同時功率器件也是汽車電動化的主要增量。碳化硅優(yōu)良的頻率、散熱特性，使得其在射頻器件上也得到廣泛應(yīng)用。碳化硅、 氮化鎵材料的飽和電子漂移速率分別是硅的 2.0、2.5 倍，因此碳化硅、氮化鎵器 件的工作頻率大于傳統(tǒng)的硅器件。然而，氮化鎵材料存在耐熱性能較差的缺點(diǎn)，而 碳化硅的耐熱性和導(dǎo)熱性都較好，可以彌補(bǔ)氮化鎵器件耐熱性較差的缺點(diǎn)，因此業(yè) 界采取半絕緣型碳化硅做襯底，在襯底上生長氮化鎵外延層后制造射頻器件。

按照電學(xué)性能的不同，碳化硅襯底可分為半絕緣型碳化硅襯底和導(dǎo)電型碳化 硅襯底兩類，這兩類襯底經(jīng)外延生長后分明用于制造功率器件、射頻器件等分立器 件。其中，半絕緣型碳化硅襯底主要應(yīng)用于制造氮化鎵射頻器件、光電器件等。通 過在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層，制得碳化硅基氮化鎵外延片，可進(jìn) 一步制成 HEMT 等氮化鎵射頻器件。導(dǎo)電型碳化硅襯底主要應(yīng)用于制造功率器件。 與傳統(tǒng)硅功率器件制作工藝不同，碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅襯底上， 需在導(dǎo)電型襯底上生長碳化硅外延層得到碳化硅外延片，并在外延層上制造肖特 基二極管、MOSFET、IGBT 等功率器件。

碳化硅 MOSFET 主要分為平面結(jié)構(gòu)和溝槽結(jié)構(gòu)。平面型碳化硅 MOSFET 的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是工藝簡單、單元的一致性較好、雪崩能量比較高;缺點(diǎn)是當(dāng)電流被限制 在靠近 P 體區(qū)域的狹窄的 N 區(qū)中流過時會產(chǎn)生 JFET 效應(yīng)，增加通態(tài)電阻，且寄 生電容較大。 溝槽型碳化硅 MOSFET 是將柵極埋入基體中，形成垂直的溝道，這種結(jié)構(gòu)的 特點(diǎn)是可以增加單元密度，沒有 JFET 效應(yīng)，溝道晶面實現(xiàn)最佳的溝道遷移率，導(dǎo) 通電阻比平面結(jié)構(gòu)要明顯的降低;缺點(diǎn)是由于要開溝槽，工藝變得復(fù)雜，且單元的 一致性較差，雪崩能量比較差。

《2022-2027年碳化硅產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢預(yù)測報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(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、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(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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  2022-2027年碳化硅產(chǎn)業(yè)深度調(diào)研及未來發(fā)展現(xiàn)狀趨勢預(yù)測報告

  隨著碳化硅行業(yè)競爭的不斷加劇，大型企業(yè)間并購整合與資本運(yùn)作日趨頻繁，國內(nèi)外優(yōu)秀的碳化硅企業(yè)愈來愈重視對行業(yè)市場的分析研究，特別是對當(dāng)前市場環(huán)境和客戶需求趨勢變化的深入研究，以期提前...

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