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    2024年中國碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈分析
    2024-05-17 來(lái)源: 文字:[    ]

    碳化硅屬于第三代半導體材料,處于寬禁帶半導體產(chǎn)業(yè)的前端,是前沿、基礎的核心關(guān)鍵材料。近年來(lái),伴隨國內新能源汽車(chē)、5G通訊、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等行業(yè)的快速發(fā)展,我國碳化硅產(chǎn)業(yè)規模和產(chǎn)業(yè)技術(shù)得到進(jìn)一步提升,行業(yè)前景廣闊。

    碳化硅從材料到器件的制造過(guò)程會(huì )經(jīng)歷單晶生長(cháng)、晶錠切片、外延生長(cháng)、晶圓設計、制造、封裝等工藝流程。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上游為襯底和外延;中游為器件和模塊制造環(huán)節,包括SiC二極管、SiCMOSFET、全SiC模塊、SiC混合模塊等;下游應用于5G通信、國防應用、數據傳輸、航空航天、新能源汽車(chē)、光伏產(chǎn)業(yè)、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。

    上游分析

    1.碳化硅器件成本占比

    在碳化硅器件的制造成本結構中,襯底成本通常占據最大比例,占比可達47%,其次是外延成本,占比約23%,這兩大工序是碳化硅器件的重要組成部分,它們的制備難度非常大,技術(shù)以及成本也非常高。此外,前段和研發(fā)費用也是成本結構中的重要部分,分別占比19%和6%左右。

    2.碳化硅襯底

    碳化硅襯底具備禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿場(chǎng)強高、電子飽和漂移速率高等特點(diǎn),可有效突破傳統硅基半導體器件及其材料的物理極限,開(kāi)發(fā)出更適應高壓、高溫、高功率、高頻等條件的新一代半導體器件。2023年全球導電型和半絕緣型碳化硅襯底的市場(chǎng)規模分別達到6.84億美元和2.81億美元。2024年全球市場(chǎng)規模將分別達到9.07億美元和3.26億美元。

    碳化硅襯底的尺寸主要有2英寸(50mm)、3英寸(75mm)、4英寸(100mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)等規格,碳化硅襯底正不斷向大尺寸的方向發(fā)展。目前行業(yè)內企業(yè)主要量產(chǎn)產(chǎn)品尺寸集中在4英寸及6英寸,8英寸處于研發(fā)階段。碳化硅襯底材料制備具有極高的技術(shù)門(mén)檻,目前能夠規;⿷咂焚|(zhì)、車(chē)規級碳化硅襯底的企業(yè)數量較少。從行業(yè)競爭格局來(lái)看,在2023年全球導電型碳化硅襯底材料市場(chǎng)占有率排行中,中國天岳先進(jìn)(SICC)超過(guò)美國Coherent,躍居全球第二,天科合達(TankeBlue)市場(chǎng)份額位列第四。

    3.碳化硅外延片

    碳化硅外延片,是指在碳化硅襯底上生長(cháng)了一層有一定要求的、與襯底晶相同的單晶薄膜(外延層)的碳化硅片。中國碳化硅外延片產(chǎn)業(yè)自2022年進(jìn)入快速成長(cháng)期, 2023年中國碳化硅外延片整體市場(chǎng)規模已達到約16.24億元。至2026年中國碳化硅外延片市場(chǎng)規模有望上升至107億元。

    4.碳化硅外延設備

    碳化硅外延設備是一種用于在碳化硅襯底上生長(cháng)外延層的設備,碳化硅外延設備在制造高質(zhì)量碳化硅外延片和晶片方面具有廣泛的應用。在下游需求刺激下,近兩年中國碳化硅外延片生產(chǎn)商擲出了數倍的擴產(chǎn)計劃,我國碳化硅外延設備市場(chǎng)規模持續增長(cháng)。2023年中國碳化硅外延設備市場(chǎng)規模約13.07億元。到2024年市場(chǎng)規模將增至20.87億元,2026年增至26.86億元。

    按累計訂單量來(lái)看,截至2023年底,中國碳化硅外延設備市場(chǎng)主要由五家廠(chǎng)商占據,依序為北方華創(chuàng )(NAURA)、晶盛機電(JSG)、LPE(An ASM company)、納設智能(Naso Tech)以及中國電科第四十八研究所(CETC-48),合計占據超85%市場(chǎng)份額,其中北方華創(chuàng )、晶盛機電、納設智能處于本土領(lǐng)先地位。

    中游分析

    1.碳化硅功率器件市場(chǎng)規模

    碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨特優(yōu)勢,將極大地提高現有使用硅基功率器件的能源轉換效率。隨著(zhù)技術(shù)突破和成本的下降,碳化硅功率器件預計將大規模應用于電動(dòng)汽車(chē)、充電樁、光伏新能源等各個(gè)領(lǐng)域。2023年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規模達19.72億美元,近五年年均復合增長(cháng)率達35.79%。2024年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規模將增至26.23億美元。

    2.碳化硅基射頻器件市場(chǎng)規模

    目前主流的射頻器件有砷化鎵、硅基LDMOS、碳化硅基氮化鎵等不同類(lèi)型。碳化硅基氮化鎵射頻器件具有良好的導熱性能、高頻率、高功率等優(yōu)勢,有望開(kāi)啟廣泛應用。隨著(zhù)通信基礎建設和軍事應用的需求發(fā)展,全球碳化硅基射頻器件市場(chǎng)規模持續增長(cháng),2023年市場(chǎng)規模達到14.18億美元。2024年全球碳化硅基射頻器件市場(chǎng)規模將達到16.54億美元。

    3.碳化硅功率半導體市場(chǎng)規模

    碳化硅功率半導體器件主要包括碳化硅二極管、碳化硅MOSFET、碳化硅IGBT等。這些器件在高功率、高頻率和高溫度環(huán)境下具有優(yōu)異的性能,廣泛應用于電力電子、新能源、汽車(chē)電子等領(lǐng)域。2023年全球SiC功率半導體市場(chǎng)規模為21.2億美元,受益于新能源汽車(chē)及光伏領(lǐng)域需求量的高速增長(cháng),預計2024年全球SiC功率半導體市場(chǎng)規模預計將達26.6億美元。

    4.行業(yè)市場(chǎng)競爭格局

    從市場(chǎng)競爭格局來(lái)看,全球碳化硅器件市場(chǎng)格局仍由海外巨頭主導,以意法半導體、英飛凌、科銳、羅姆半導體等為代表的企業(yè)占據了大部分市場(chǎng)份額。國內廠(chǎng)商中,2024年以來(lái),泰科天潤、揚杰科技、天科合達、同光股份、東尼電子、連城數控、重慶三安等企業(yè)相繼簽約碳化硅功率器件/模塊項目,國內碳化硅企業(yè)市場(chǎng)占有率正快速提升。

    近年來(lái),SiC功率器件在新能源汽車(chē)、充電樁、工控、光伏等領(lǐng)域加速滲透,產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)上市企業(yè)眾多。從經(jīng)營(yíng)情況來(lái)看,2023年排名前列的企業(yè)包括楚江新材、通富微電、時(shí)代電氣、晶盛機電、三安光電、京運通、華潤微等。

    下游分析

    1.下游應用占比情況

    當前我國已將碳化硅半導體納入重點(diǎn)支持領(lǐng)域,隨著(zhù)國家“新基建”戰略的實(shí)施,碳化硅半導體將在5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車(chē)充電樁、大數據中心等新基建領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。從下游應用市場(chǎng)占比情況來(lái)看,新能源汽車(chē)應用占比最大,達到38%;其次是消費類(lèi)電源,占比為22%;光伏逆變器占據著(zhù)15%的份額。

    2.新能源汽車(chē)

    隨著(zhù)新能源汽車(chē)的發(fā)展,對功率器件需求量日益增加,成為功率半導體器件新的增長(cháng)點(diǎn)。碳化硅器件在新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中主要應用在電機控制器(電驅?zhuān)、?chē)載充電機OBC、DC/DC變換器以及充電樁,碳化硅器件相比硅基器件有更優(yōu)越的物理性能,體積小,性能優(yōu)越,節能性強,同時(shí)緩解了續航問(wèn)題,更適應新能源汽車(chē)增加續航里程、縮短充電時(shí)長(cháng)、提高電池容量、降低車(chē)身自重的需求。近年來(lái),我國新能源汽車(chē)市場(chǎng)快速發(fā)展。2024年1-3月,新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別完成211.5萬(wàn)輛和209萬(wàn)輛,同比分別增長(cháng)28.2%和31.8%,市場(chǎng)占有率達到31.1%。

    3.光伏逆變器

    在光伏發(fā)電方面,基于硅基器件的傳統逆變器成本是系統能量損耗的主要來(lái)源之一。碳化硅功率器件能提高光伏逆變器轉換效率,減少能量損耗。使用SiC-MOS為基礎材料的光伏逆變器,轉換效率可從96%提升至99%以上、能量損耗降低50%以上、設備循環(huán)壽命提升50倍,從而能夠縮小系統體積、增加功率密度、延長(cháng)器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本。目前,國內碳化硅光伏逆變器市場(chǎng)較小,預計到2025年碳化硅光伏逆變器市場(chǎng)占比將達到50%。

     

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