2021年SiC器件行業產業鏈供需規模研究預測及投資戰略規劃指導

?

SiC器件行業概況：目前車規級半導體主要采用硅基材料，但受自身性能極限限制，硅基器件的功率密度難以進一步提高，硅基材料在高開關頻率及高壓下損耗大幅提升。與硅基半導體材料相比，以碳化硅為代表的第三代半導體材料具有高擊穿電場、高飽和電子漂移速度、高熱導率、高抗輻射能力等特點，適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，具體優勢體現在：

①能量損耗低。SiC模塊的開關損耗和導通損耗顯著低于同等IGBT模塊，且隨著開關頻率的提高，與IGBT模塊的損耗差越大，SiC模塊在降低損耗的同時可以實現高速開關，有助于降低電池用量，提高續航里程，解決新能源汽車痛點。

②更小的封裝尺寸。SiC器件具備更小的能量損耗，能夠提供較高的電流密度。在相同功率等級下，碳化硅功率模塊的體積顯著小于硅基模塊，有助于提升系統的功率密度。

③實現高頻開關。SiC材料的電子飽和漂移速率是Si的2倍，有助于提升器件的工作頻率；高臨界擊穿電場的特性使其能夠將MOSFET帶入高壓領域，克服IGBT在開關過程中的拖尾電流問題，降低開關損耗和整車能耗，減少無源器件如電容、電感等的使用，從而減少系統體積和重量。

④耐高溫、散熱能力強。SiC的禁帶寬度、熱導率約是Si的3倍，可承受溫度更高，高熱導率也將帶來功率密度的提升和熱量的更易釋放，冷卻部件可小型化，有利于系統的小型化和輕量化。

但由于生產設備、制造工藝、良率與成本的劣勢，碳化硅基器件過去僅在小范圍內應用。目前國際主流SiC襯底尺寸為4英寸和6英寸，晶圓面積較小、芯片裁切效率較低、單晶襯底及外延良率較低導致SiC器件成本高昂，疊加后續晶圓制造、封裝良率較低，且載流能力和柵氧穩定性仍待提高，SiC器件整體成本仍處于較高水平。未來隨著全球半導體廠商加速研發及擴產，產線良率將逐步提高，從而提高晶圓利用率，有效降低SiC器件成本。

根據中金企信統計數據，2019年全球SiC功率半導體市場規模為8.9億美元，受益于新能源汽車及光伏領域需求量的高速增長，預計2024年全球SiC功率半導體市場規模預計將達26.6億美元，年均復合增長率達到24.5%。

2018-2024年全球SiC功率半導體市場規模分析

?

數據統計：中金企信國際咨詢

受益于新能源汽車市場的快速發展，SiC材料的性能優勢使相關產品的研發與應用相應加速。隨著制備技術的進步和產能的逐步釋放，SiC器件在成本上已經可以納入備選方案，在新能源汽車市場替代部分硅基IGBT器件。目前少量新能源汽車高端車型已啟用SiC方案。

中金企信國際咨詢公布的《2021-2027年中國SiC器件行業市場發展現狀研究及投資戰略咨詢報告》

在光伏發電應用中，基于硅基器件的傳統逆變器成本約占系統總成本10%左右，卻是系統能量損耗的主要來源之一。使用碳化硅基功率模塊的光伏逆變器，轉換效率、能量損耗和設備循環壽命可以顯著改善。從全球市場競爭格局來看，SiC產業鏈中美國、歐洲和日本企業居多，以科銳、英飛凌、羅姆半導體、意法半導體為代表的企業以IDM模式經營，占據了較高的市場份額。國內廠商中，比亞迪集團已經在整車中率先使用SiC器件，比亞迪半導體率先實現了SiC三相全橋模塊在電機驅動控制器中的大批量裝車。整體而言，SiC市場仍處于發展的初期階段，未來幾年競爭格局仍存在一定不確定性。