2022年全球SiC市場競爭格局現狀及碳化硅器件加速應用研究報告（44頁）.pdf

1、2022 年深度行業分析研究報告 2 正文目錄正文目錄 報告核心觀點報告核心觀點 . 4 與市場不同的觀點 . 5 碳化硅為第三代半導體材料，引領功率及射頻領域革新碳化硅為第三代半導體材料，引領功率及射頻領域革新 . 6 碳化硅較硅更能滿足高溫、高壓、高頻等需求，下游應用領域廣泛 . 6 SiC 較 IGBT 具備耐高壓、低損耗和高頻三大核心優勢 . 8 全球全球 SiC 市場處于高速成長階段，國內廠商存廣闊替代空間市場處于高速成長階段，國內廠商存廣闊替代空間 . 11 乘碳中和之東風，2025 年市場規模有望較 2020 年翻 5 倍 . 11 海外廠商普遍看好 SiC 市場空間，相關業務業

2、績展望樂觀 . 12 競爭格局：襯底及外延市場集中度高，器件領域海外廠商占絕對主導 . 13 新能源車新能源車/充電樁充電樁/光伏光伏/工控工控/射頻鼎力相助，射頻鼎力相助，SiC 器件加速應用器件加速應用 . 15 新能源汽車：800V 架構下的甜蜜時刻，SiC 滲透的核心驅動力. 15 新能源車充電及里程焦慮凸顯，800V 架構時代來臨 . 16 主逆變器：800V 系統下 SiC MOSFET 大顯身手，降低主逆變器損耗及體積 . 18 OBC：SiC 助力實現效率提升、輕量化及系統成本降低 . 19 SiC 器件與傳統產品價差持續收窄，具備經濟效益指日可待. 20 預計 2025 年全

3、球新能源汽車 SiC 市場規模將達到 30.1 億美元 . 21 直流充電樁：大功率充電占比提升，SiC 將加速替代 . 23 光伏：SiC 光伏逆變器性能提升顯著，廣泛應用未來可期 . 23 工控：SiC 模塊有望在軌交、智能電網、風電等領域實現全方位滲透 . 24 射頻：5G 推動 GaN-on-SiC 需求提升 . 25 SiC 材料：產業鏈核心環材料：產業鏈核心環節，國內外廠商積極布局節，國內外廠商積極布局 . 26 襯底：碳化硅產業鏈最關鍵環節，技術壁壘較高 . 26 行業趨勢#1：襯底尺寸不斷擴大，8 英寸襯底成本優勢凸顯 . 30 行業趨勢#2：遠期產業鏈融合有望成為趨勢 . 3

4、1 行業趨勢#3：半絕緣型襯底國產化率已經較高，導電型襯底成為國產替代焦點 . 31 國產襯底迭代進程加快，質量、良率等方面仍存不小差距 . 31 國內外廠商大規模擴產，但國內有效產能不足致中短期仍將維持供不應求 . 33 重點公司與產業鏈相關公司一覽重點公司與產業鏈相關公司一覽 . 35 IDM 公司 . 35 三安光電（600703 CH） . 35 襯底廠商. 35 天岳先進（688234 CH） . 35 天科合達（未上市） . 35 河北同光（未上市） . 36 爍科晶體（未上市） . 36 江蘇晶能（未上市） . 36 3 外延廠商. 36 瀚天天成（未上市） . 36 東莞天域（

5、未上市） . 37 器件/模塊廠商 . 37 聞泰科技（600745 CH，買入，目標價：165.00 元） . 37 華潤微（688396 CH，買入，目標價：70.00 元） . 38 斯達半導（603290 CH，買入，目標價：458.65 元） . 38 士蘭微（600460 CH） . 39 時代電氣（688187 CH） . 39 宏微科技（688711 CH） . 39 比亞迪半導體（未上市） . 40 泰科天潤（未上市） . 40 派恩杰（未上市） . 40 飛锃半導體（未上市） . 41 基本半導體（未上市） . 41 瞻芯電子（未上市） . 41 瀚薪（未上市） . 41

6、設備廠商. 42 北方華創（002371 CH，買入，目標價：443.08 元） . 42 華峰測控（688200 CH，買入，目標價：625.00 元） . 42 晶盛機電（300316 CH） . 43 晶升裝備（未上市） . 43 4 報告核心觀點報告核心觀點 碳化硅為第三代半導體材料，碳化硅器件較傳統硅基器件碳化硅為第三代半導體材料，碳化硅器件較傳統硅基器件可具備耐高壓、低損耗和高頻三可具備耐高壓、低損耗和高頻三大優勢。大優勢。碳化硅具備禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿場強高、電子飽和漂移速率高等特點，可以滿足高溫、高壓、高頻、大功率等條件下的應用需求，廣泛應用于新能源汽車、光伏、工控、

7、射頻通信等領域。SiC MOSFET 較 IGBT 可同時具備耐高壓、低損耗和高頻三大優勢。 此外， 據 Wolfspeed 研究顯示， 相同規格的碳化硅基 MOSFET 與硅基 MOSFET相比，其尺寸可大幅減少至原來的 1/10。在新能源汽車方面，基于上述性能優勢，碳化硅可助力新能源汽車實現輕量化及降低損耗，增加續航里程，特斯拉、比亞迪等車企已率先開始應用 SiC 方案。 圖表圖表1： 碳化硅的主要器件形式及下游應用碳化硅的主要器件形式及下游應用 資料來源：天科合達招股說明書，華泰研究 全球碳化硅全球碳化硅市場市場處于高速成長階段，處于高速成長階段，25 年市場規模有望較年市場規模有望較

8、20 年翻年翻 5 倍倍。2020 年全球 SiC器件市場規模達 11.84 億美元，預計到 2025 年有望增長至 59.79 億美元，對應 CAGR 為38.2%。根據我們的測算，在碳中和趨勢下，受益于 SiC 在新能源汽車、光伏、風電、工控等領域的持續滲透， SiC 功率器件市場規模有望從 2020 年的 2.92 億美元增長至 2025 年的 38.58 億美元，對應 CAGR 為 67.6%；5G、國防驅動 GaN-on-SiC 射頻器件加速滲透，逐步取代硅基 LDMOS，SiC 射頻器件市場規模有望從 2020 年的 8.92 億美元增長至 2025年的 21.21 億美元，對應

9、CAGR 為 18.9%。下游 SiC 功率及射頻器件高速增長的需求也將帶動 SiC 材料市場規?？焖俪砷L， 預計將由 2020 年的 5.92 億美元增長至 2025 年的 29.90億美元，對應 CAGR 為 38.2%。 圖表圖表2： 全球碳化硅器件市場規模預測全球碳化硅器件市場規模預測 圖表圖表3： 碳化硅器件下游應用拆分（碳化硅器件下游應用拆分（2025E） 資料來源：Yole，Marklines，華泰研究預測 資料來源：Yole，Omdia，華泰研究預測 碳化硅襯底碳化硅襯底半絕緣型半絕緣型導電型導電型氮化鎵外延氮化鎵外延射頻器件射頻器件5G通信、國防等通信、國防等碳化硅外延碳化硅

10、外延功率器件功率器件新能源汽車、工控、新能源汽車、工控、光伏光伏/ /風電等風電等襯底襯底外延外延器件器件應用應用0%10%20%30%40%50%60%01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,000201920202021E2022E2023E2024E2025E(百萬美元)全球SiC器件市場規模同比增速（右）新能源汽車50%工控5%新能源發電9%射頻36% 5 我們認為碳化硅加速滲透的核心驅動力我們認為碳化硅加速滲透的核心驅動力為為新能源汽車。新能源汽車。根據我們的測算，2020 年全球新能源汽車 SiC 器件及模塊市場規模為 2.7 億美元， 預計到 2025

11、年達 30.1 億美元， 對應 CAGR為 62.3%，占全球碳化硅器件市場規模將達到 50%。目前應用碳化硅的包括特斯拉、比亞迪中高端車型等， 主要場景為主逆變器/OBC， 我們預計至2025年SiC滲透率有望達38/43%，我們認為其主要驅動力為 1） 特斯拉、 比亞迪、 蔚來、 小鵬等頭部新能源車廠的 “示范效應” ；2）碳化硅器件價格下降后帶來系統經濟效益；3）800V 架構有望成為重要催化劑，1200V SiC 在高壓下較 IGBT 性能優勢更為明顯。 圖表圖表4： 全球碳化硅功率器件市場規模預測全球碳化硅功率器件市場規模預測 圖表圖表5： 全球新能源汽車全球新能源汽車 SiC 市場

12、規模預測市場規模預測 資料來源：Yole，Marklines，華泰研究預測 資料來源：Marktlines，華泰研究預測 襯底和外延襯底和外延 SiC 為產業鏈核心環節，國內有效產能不足致中短期供不應求態勢。為產業鏈核心環節，國內有效產能不足致中短期供不應求態勢。據 CASA Research 數據顯示，在傳統硅基器件中，硅片前道處理附加價值量達到 80%，襯底和外延環節僅占 11%；而在碳化硅器件的成本構成中，襯底和外延占比分別為 50%和 25%，合計達到 75%，為產業鏈中價值量最高環節。國內廠商國產碳化硅襯底質量在部分參數上比肩國際龍頭，但在單晶性能一致性、成品率、成本等方面仍存在不小

13、差距，此外積極進行襯底迭代， 開始研發 8 英寸襯底。 我們觀察到 Wolfspeed、 ROHM 等海外龍頭廠商加速擴產，國內廠商遠期規劃年產能超過 420 萬片。但在另一方面，受襯底良率及質量等因素影響，國內實際產能尤其是導電型襯底或嚴重不足，我們認為中短期內全球 SiC 襯底市場仍將維持供不應求的態勢。 與市場不同的觀點與市場不同的觀點 我們更加看好新能源車對我們更加看好新能源車對 SiC 滲透的催化作用，同時我們認為國內導電型襯底滲透的催化作用，同時我們認為國內導電型襯底供需供需缺口將缺口將維持相當長時間維持相當長時間。市場普遍預期新能源車、光伏、風電、工控等下游對高壓、高溫、高頻等場

14、景需求將驅動 SiC 的加速滲透。我們認為全球新能源汽車 SiC 市場成長速度將高于市場預期，SiC 器件及模塊將在主逆變器及 OBC 中實現廣泛應用，主要由于成本下探、800V架構時代以及頭部車廠的帶頭作用， 我們預計 2025 年全球新能源車 SiC 器件市場規模將達30.1 億美元，在 SiC 器件市場占比達到 50%，為第一大細分領域。在新能源車的強勁需求帶動下，其對導電型碳化硅襯底的需求隨之高漲，我們測算 2025 年全球新能源汽車消耗SiC 襯底數量將達到 199.6 萬片/年，考慮到當前有效產能仍然稀缺，預計供需偏緊格局將保持相當長時間。 0%20%40%60%80%100%12

15、0%140%05001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,500201920202021E2022E2023E2024E2025E（百萬美元）全球SiC功率器件市場規模同比增速（右）0%20%40%60%80%100%120%140%05001,0001,5002,0002,5003,0003,500201920202021E2022E2023E2024E2025E(百萬美元)全球新能源汽車SiC市場規模同比增速（右） 6 碳化硅為第三代半導體材料，引領功率及射頻領域革新碳化硅為第三代半導體材料，引領功率及射頻領域革新 碳化硅較硅更能滿足碳化硅較硅更能滿足高

16、溫、高壓、高頻高溫、高壓、高頻等需求，下游應用領域廣泛等需求，下游應用領域廣泛 碳化硅碳化硅屬于第三代半導體材料，具屬于第三代半導體材料，具備禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿場強高、電子飽和備禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿場強高、電子飽和漂移速率高等特點。漂移速率高等特點。碳化硅為第三代半導體材料典型代表，相較于硅材料等前兩代半導體材料，其禁帶寬度更大，在擊穿電場強度、飽和電子漂移速率、熱導率以及抗輻射等關鍵參數方面有顯著優勢?；谶@些優良特性，碳化硅襯底在使用極限性能上優于硅襯底，可以滿足高溫、高壓、高頻、大功率等條件下的應用需求。因此，碳化硅材料制備的射頻器件及功率器件可廣泛應用于新能源汽車

17、、光伏、5G 通信等領域，是半導體材料領域中具備廣闊前景的材料之一。 圖表圖表6： 半導體材料物理特性對比半導體材料物理特性對比 圖表圖表7： 主要功率分立器件所處的功率及頻率區間主要功率分立器件所處的功率及頻率區間 資料來源：英飛凌，華泰研究 資料來源：ROHM，華泰研究 碳化硅碳化硅用于制作功率及射頻器件，產業鏈包括襯底用于制作功率及射頻器件，產業鏈包括襯底制備制備、外延、外延層生長層生長、器件及下游應用。、器件及下游應用。根據電化學性質不同，碳化硅晶體材料分為半絕緣型襯底（電阻率高于 105cm）和導電型襯底（電阻率區間 1530mcm） 。不同于傳統硅基器件，碳化硅器件不可直接制作于襯

18、底上，需先使用化學氣相沉積法在襯底表面生成所需薄膜材料，即形成外延片，再進一步制成器件。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，可制成 HEMT 等微波射頻器件，適用于高頻、高溫工作環境，主要應用于 5G 通信、衛星、雷達等領域。在導電型碳化硅襯底上生長碳化硅外延層制得碳化硅外延片，可進一步制成碳化硅二極管、碳化硅 MOSFET 等功率器件，適用于高溫、高壓工作環境，且損耗低，主要應用于新能源汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天等領域。 圖表圖表8： 碳化硅的主要器件形式及下游應用碳化硅的主要器件形式及下游應用 資料來源：天科合達招股說明書，華泰研究 GTO

19、IGBT 模塊模塊IGBT單管單管MOSFET100W1kW10kW100kW1MW10MW(功率功率)10Hz1kHz1MHz(頻率頻率)SiC MOSFETSiC 模塊模塊GaN HEMT高頻、高壓高頻、高壓碳化硅襯底碳化硅襯底半絕緣型半絕緣型導電型導電型氮化鎵外延氮化鎵外延射頻器件射頻器件5G通信、國防等通信、國防等碳化硅外延碳化硅外延功率器件功率器件新能源汽車、工控、新能源汽車、工控、光伏光伏/ /風電等風電等襯底襯底外延外延器件器件應用應用 7 國內外廠商積極布局國內外廠商積極布局碳化硅，產業鏈日趨完善。碳化硅，產業鏈日趨完善。以碳化硅材料為襯底的產業鏈主要包括碳化硅襯底制備、外延層

20、生長、器件及模組制造三大環節。伴隨更多廠商布局碳化硅賽道，產業鏈加速走向成熟。目前，碳化硅行業企業形成兩種商業模式，第一種覆蓋完整產業鏈各環節，同時從事碳化硅襯底、外延、器件及模組的制作，例如 Wolfspeed、Rohm；第二種則只從事產業鏈的單個環節或部分環節，如-僅從事襯底及外延的制備，英飛凌則只負責器件及模組的制造。當前，國內的碳化硅生產廠商大多屬于第二種商業模式，聚焦產業鏈部分環節。 圖表圖表9： 碳化硅產業鏈結構碳化硅產業鏈結構及相關公司及相關公司 資料來源：各公司官網，華泰研究 圖表圖表10： 產業鏈主要上市公司估值表產業鏈主要上市公司估值表（數據截至（數據截至 3 月月 25

21、日日） 代碼代碼 公司公司 交易貨幣交易貨幣 收盤價收盤價 總市值總市值 PE（倍）（倍） PB（倍）（倍） PS（倍）（倍） ROE（%） （交易貨幣）（交易貨幣） （百萬元）（百萬元） 2022E 2023E 2022E 2023E 2022E 2023E 2022E 2023E WOLF US Wolfspeed USD 112.70 88,768.74 -181.77 805.00 5.46 5.42 19.11 13.44 -7.65 -3.58 6963 JP ROHM JPY 9560.00 51,305.77 16.68 15.37 1.17 1.12 2.22 2.07 7.

22、07 7.30 IIVI US II-VI USD 73.43 49,768.14 20.57 16.96 2.15 1.95 2.41 2.16 10.48 11.26 4004 JP 昭和電工 JPY 2440.00 23,507.20 10.89 6.85 0.81 0.75 0.32 0.31 8.85 13.05 6503 JP 三菱電機 JPY 1435.50 321,446.15 15.94 13.94 1.07 1.01 0.68 0.66 7.87 8.46 IFX GR 英飛凌 EUR 30.57 290,883.65 18.09 16.52 3.14 2.79 3.05

23、2.80 18.85 16.75 STM US ST USD 44.50 257,123.47 13.91 12.90 3.33 2.65 2.68 2.51 28.24 22.00 ON US 安森美 USD 63.81 175,904.89 15.23 14.31 4.44 3.86 3.61 3.42 34.79 31.88 600703 CH 三安光電 CNY 25.58 114,581.55 37.26 27.90 3.37 3.05 6.86 5.37 9.25 11.08 688234 CH 天岳先進-U CNY 61.07 26,242.45 223.95 156.83 5.5

24、5 5.35 34.57 24.66 2.66 3.74 600745 CH 聞泰科技* CNY 94.33 117,567.05 24.96 16.84 3.19 2.72 1.46 1.14 12.99 15.23 688396 CH 華潤微* CNY 57.80 76,301.31 32.47 30.91 4.50 3.85 6.87 5.95 15.39 14.75 603290 CH 斯達半導* CNY 391.99 66,875.87 108.28 70.00 22.98 18.33 25.23 17.71 24.67 26.22 600460 CH 士蘭微 CNY 53.51 7

25、5,774.00 50.62 40.26 10.06 8.18 7.62 5.95 25.78 20.83 002371 CH 北方華創* CNY 286.00 150,384.14 94.39 66.36 11.67 10.18 11.01 8.39 12.99 14.91 300316 CH 晶盛機電 CNY 59.82 76,956.92 32.98 25.88 8.36 6.50 8.01 6.34 26.56 26.07 688200 CH 華峰測控* CNY 452.66 27,761.07 45.04 34.48 8.69 6.97 21.11 15.77 20.56 22.33

26、 688711 CH 宏微科技 CNY 107.00 10,538.79 106.24 66.19 13.38 11.22 13.50 9.13 20.82 24.82 688187 CH 時代電氣 CNY 60.72 66,828.85 32.95 27.93 2.62 2.42 4.95 4.34 8.09 8.71 注：標*公司數據為華泰預測，其余境外公司數據為彭博一致預期，境內公司數據為萬得一致預期 資料來源：Wind，Bloomberg，華泰研究 8 SiC 較較 IGBT 具備具備耐高壓、低損耗和高頻耐高壓、低損耗和高頻三大核心優勢三大核心優勢 SiC MOSFET 較較 IGBT

27、 可同時可同時具備具備耐高壓、低損耗和高頻三大優勢耐高壓、低損耗和高頻三大優勢。1）碳化硅擊穿電場強度是硅的十余倍，使得碳化硅器件耐高壓特性顯著高于同等硅器件。2）碳化硅具有 3 倍于硅的禁帶寬度， 使得 SiC MOSFET 泄漏電流較硅基 IGBT 大幅減少， 降低導電損耗。 同時，SiC MOSFET 屬于單極器件，不存在拖尾電流，且較高的載流子遷移率減少了開關時間，開關損耗因此得以降低。根據 Rohm 的研究，相同規格的碳化硅 MOSFET 較硅基 IGBT 的總能量損耗可大大減低 73%。 3） 涵蓋 MOSFET 自身特點， 較 IGBT 具備高頻優勢。 此外，據 Wolfspee

28、d 研究顯示，相同規格的碳化硅基 MOSFET 與硅基 MOSFET 相比，其尺寸可大幅減少至原來的 1/10。 圖表圖表11： 碳化硅碳化硅 MOSFET（1000V）的厚度相較硅基能夠大幅降低）的厚度相較硅基能夠大幅降低 圖表圖表12： 相比相比 IGBT，SiC-MOSFET 能夠減少能夠減少 73%的損耗的損耗 資料來源：Wolfspeed，華泰研究 資料來源：應用材料，華泰研究 碳化硅助力新能源汽車碳化硅助力新能源汽車實現實現輕量化輕量化及降低損耗，增加續航里程。及降低損耗，增加續航里程。1）碳化硅較硅擁有更高熱導率，散熱容易且極限工作溫度更高，可有效降低汽車系統中散熱器的體積和成本

29、。同時，SiC 材料較高的載流子遷移率使其能夠提供更高電流密度， 在相同功率等級中， 碳化硅功率模塊的體積顯著小于硅基模塊，進一步助力新能源汽車實現輕量化。2）SiC MOSFET 器件較硅基 IGBT 在開關損耗、 導電損耗等方面具備顯著優勢， 其在新能源汽車的應用可有效降低損耗。根據豐田官網，豐田預測 SiC MOSFET 的應用有助于提升電動車的續航里程約5%-10%。3）由于 SiC 材料具備更高的功率密度，所以同等功率下，SiC 器件的體積可以縮小至 1/2 甚至更低；4）由于 SiC MOSFET 的高頻特性，SiC 的應用能夠顯著減少電容、電感等被動元件的應用，簡化周邊電路設計。

30、 020406080100120Si-IGBTSIC-MOSFET損耗（W）導電損耗關閉開關損耗打開開關損耗相比于相比于Si-IGBT，SiC-MOSFET整體損耗可整體損耗可降低降低73% 9 圖表圖表13： 碳化硅的性能優勢碳化硅的性能優勢 資料來源：Rohm，英飛凌，Wolfspeed，華泰研究 圖表圖表14： 碳化硅性能優勢助力新能源汽車實現續航里程提升碳化硅性能優勢助力新能源汽車實現續航里程提升 資料來源：Rohm，英飛凌，Wolfspeed，豐田，華泰研究 0123SiSiC電子漂移速度(107 cm/s)01234SiSiC熱導率(W/cm.K)高溫工作高溫工作3X2X高頻工作高

31、頻工作0123SiSiC擊穿場強(MV/cm)高壓工作高壓工作7X模塊小型化模塊小型化同規格模塊同規格模塊SiC僅僅為為Si的的1/2簡化周邊被動元件簡化周邊被動元件SiC可大幅減少周邊被動元件數量達可大幅減少周邊被動元件數量達70%冷卻系統小型化冷卻系統小型化SiC可簡化散熱系統，使整體系統體積減少可簡化散熱系統，使整體系統體積減少70%SiC提升汽車續航提升汽車續航5%-10%高擊穿場強高擊穿場強低壓降、無拖尾電流、減少開關時間低壓降、無拖尾電流、減少開關時間降低功耗降低功耗寬禁帶寬禁帶高工作結溫高工作結溫高熱導率高熱導率簡化散熱系統簡化散熱系統高頻工作高頻工作高電子漂移速度高電子漂移速度

32、高載流子遷移率高載流子遷移率簡化周邊被動元件簡化周邊被動元件高電子密度高電子密度高功率密度高功率密度器件小型化器件小型化小型化、輕量化小型化、輕量化禁帶寬度擊穿電場飽和漂移速度熔點熱導率SiSiCGaN耐高溫耐高壓高頻轉換 10 從特斯拉的方案從特斯拉的方案來看，來看， 主逆變器采用主逆變器采用 SiC 能能顯著顯著降低損耗和提升功率密度。降低損耗和提升功率密度。 特斯拉 Model 3在主逆變器中率先采用 SiC 方案 （搭意法半導體的 SiC MOSFET 模組） ， 替代原先 Model X主逆變器方案（搭載英飛凌的 IGBT 單管） 。對比產品參數可知，所用 SiC MOSFET 的反

33、應恢復時間和開關損耗均顯著降低。 同時， 根據 SystemPlus consulting 的拆解報告， Model 3主逆變器上有 24 個 SiC 模塊，每個模塊內含 2 顆 SiC 裸晶，共用到 48 顆 SiC MOSFET，如果仍采用 Model X 的 IGBT，則需要 54-60 顆。該方案使得 Model 3 主逆變器的整體結構更為簡潔、整體質量和體積更輕、功率密度更高。 圖表圖表15： 特斯拉使用特斯拉使用 SiC MOSFET 與與 IGBT 產品性能參數對比產品性能參數對比 注：特斯拉 Model 3 所使用的意法半導體原產品已下架，無法找到具體參數，使用相同規格產品參數

34、代替分析 資料來源：英飛凌，意法半導體，華泰研究 11 全球全球 SiC 市場處于高速成長階段市場處于高速成長階段，國內國內廠商存廣闊替代空間廠商存廣闊替代空間 乘碳中和之東風，乘碳中和之東風，2025 年市場規模有望較年市場規模有望較 2020 年翻年翻 5 倍倍 2020年全球年全球 SiC器件市場規模達器件市場規模達 11.84億美元， 預計到億美元， 預計到 2025年有望增長至年有望增長至 59.79億美元，億美元，對應對應 CAGR 為為 38.2%。根據我們的測算，在碳中和趨勢下，受益于 SiC 在新能源汽車、光伏、風電、工控等領域的持續滲透，SiC 功率器件市場規模有望從 20

35、20 年的 2.92 億美元增長至 2025 年的 38.58 億美元，對應 CAGR 為 67.6%；5G、國防驅動 GaN-on-SiC 射頻器件加速滲透， 逐步取代硅基 LDMOS，SiC 射頻器件市場規模有望從 2020 年的 8.92 億美元增長至 2025 年的 21.21 億美元，對應 CAGR 為 18.9%。下游 SiC 功率及射頻器件高速增長的需求也將帶動 SiC 材料市場規?？焖俪砷L，按照 SiC 材料在 SiC 器件中價值量占比50%計算 （根據 CASA） ， 預計將由 2020 年的 5.92 億美元增長至 2025 年的 29.90 億美元，對應 CAGR 為 3

36、8.2%。 圖表圖表16： 全球碳化硅器全球碳化硅器件市場規模預測件市場規模預測 圖表圖表17： 全球碳化硅材料市場規模預測全球碳化硅材料市場規模預測 資料來源：Yole，Marklines，華泰研究預測 資料來源：Yole，Marklines，華泰研究預測 圖表圖表18： 全球碳化硅功率器件市場規模預測全球碳化硅功率器件市場規模預測 圖表圖表19： 全球碳化硅射頻器件市場規模預測全球碳化硅射頻器件市場規模預測 資料來源：Yole，Marklines，華泰研究預測 資料來源：Yole，Marklines，華泰研究預測 從下游領域來看， 我們認為新能源汽車為從下游領域來看， 我們認為新能源汽車為

37、 SiC 市場的核心驅動力。市場的核心驅動力。新能源汽車逐步向 800V架構時代邁進，SiC 相比于 IGBT 在耐高壓、耐高溫、頻率、損耗、質量體積等方面優勢更加明顯。 同時隨著全球產能開出及良率提升， SiC 價格下探將驅動其在新能源車中的逆變器、OBC 等部件中加速滲透。根據 Wolfspeed 和我們的測算，2020 年全球 SiC 器件市場規模中，新能源汽車領域占比約為 22.51%，隨著 SiC 在主逆變器和 OBC 中的加速滲透，我們預計到 2025 年占比將提升至 50.26%，為第一大驅動力。此外，基于 SiC 較 IGBT 的性能優勢，隨著 SiC 器件及模塊成本的下降，我

38、們預計 SiC 在光伏、風電等新能源發電領域滲透率也將逐步提升， 預計市場規模占比到 2025 年提升至 8.84%； 工控市場規模占比到 2025年提升至 5.43%。 0%10%20%30%40%50%60%01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,000201920202021E2022E2023E2024E2025E(百萬美元)全球SiC器件市場規模同比增速（右）0%10%20%30%40%50%60%05001,0001,5002,0002,5003,0003,500201920202021E2022E2023E2024E2025E（百萬美元）全球SiC材料市

39、場規模同比增速（右）0%20%40%60%80%100%120%140%05001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,500201920202021E2022E2023E2024E2025E（百萬美元）全球SiC功率器件市場規模同比增速（右）0%5%10%15%20%25%30%05001,0001,5002,0002,500201920202021E2022E2023E2024E2025E（百萬美元）全球SiC射頻器件市場規模同比增速（右） 12 圖表圖表20： 碳化硅器件下游應用拆分（碳化硅器件下游應用拆分（2020A） 圖表圖表21： 碳化硅器件下游應

40、用拆分（碳化硅器件下游應用拆分（2025E） 資料來源：Yole，Omdia，華泰研究預測 資料來源：Yole，Omdia，華泰研究預測 海外廠商普遍看好海外廠商普遍看好 SiC 市場空間，相關業務業績展望樂觀市場空間，相關業務業績展望樂觀 Wolfspeed 看好碳化硅器件與材料廣闊市場空間看好碳化硅器件與材料廣闊市場空間,預計預計 2026 年將分別突破年將分別突破 89/17 億美元。億美元。（1）碳化硅器件方面，Wolfspeed 預計 2022 年市場規模將達到 43 億美元，2024 年進一步增長至 66 億美元，并于 2026 年突破 89 億美元。碳化硅器件市場增長驅動力主要來

41、自電動汽車、 射頻、 工業及能源領域， 其中， 在電動汽車大勢所驅背景下， 碳化硅材料在 400V和 800V 充電架構中的優勢日益凸顯， Wolfspeed 預計 2026 年汽車器件將占據超 50%的市場規模，2023-2026 年 CAGR 達 30%；此外，隨成本下降，碳化硅器件在工業市場的應用將更加廣泛， Wolfspeed 預計遠期有望創造超 400 億美元市場空間。 （2） 碳化硅材料方面，Wolfspeed 認為市場供應將持續增加，但產能仍將供不應求，Wolfspeed 預計 2022 年碳化硅材料市場達 7 億美元，2024 年進一步增長至 12 億美元，并于 2026 年突

42、破 17 億美元，2022 至 2026 年增長近 2.5 倍。同時，公司預期 150mm 向 200mm 工藝節點的轉變將帶來成本優化，進一步促進市場需求擴增。 圖表圖表22： Wolfspeed 對對全球全球 SiC 器件市場規模的預測器件市場規模的預測 圖表圖表23： Wolfspeed 對對全球全球 SiC 材料廠商市場規模的預測材料廠商市場規模的預測 資料來源：Wolfspeed，華泰研究 資料來源：Wolfspeed，華泰研究 新能源汽車23%工控2%新能源發電0%射頻75%新能源汽車50%工控5%新能源發電9%射頻36%1,600 3,200 4,600 2,100 2,400

43、2,900 600 1,000 1,400 01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,00010,000202220242026汽車射頻工業&能源（百萬美元）02004006008001,0001,2001,4001,6001,800202220242026功率射頻(USD mn)$700m$1,200m$1,700m 13 市場空間逐步打開，碳化硅材料及器件主要供應商業績市場空間逐步打開，碳化硅材料及器件主要供應商業績展望樂觀展望樂觀。Wolfspeed 為全球碳化硅材料及器件龍頭供應商之一，據 Yole 及 Wolfspeed 測算，Wolfsp

44、eed 在碳化硅材料市場份額長期穩定在 60%以上。根據 Wolfspeed 2QFY22 財報，截止 2021 年 11 月，與意法半導體、英飛凌、安森美等客戶簽訂的長期意向訂單達 13 億美元。Wolfspeed 預計在電動汽車及 5G 等終端對碳化硅器件的強勁需求驅動下，2024 財年公司營收有望達 15 億美元，2026 財年增長至 21 億美元。英飛凌同樣為推動半導體行業從硅基向碳化硅基發展的核心力量之一， 公司測算 2021 年碳化硅相關收入為 2 億美元， 預期 2025 年將突破 10 億美元，占據全球市場 30%市場份額。此外，安森美和意法半導體預期公司碳化硅相關收入將分別于

45、 2023 年和 2024 年突破 10 億美金。 圖表圖表24： Wolfpseed 對對 FY24 和和 FY26 的收入預測的收入預測 圖表圖表25： 英飛凌英飛凌 SiC 相關收入預測相關收入預測 資料來源：Wolfspeed，華泰研究 資料來源：英飛凌，華泰研究 競爭格局：襯底及外延市場集中度高，器件領域海外廠商占絕對主導競爭格局：襯底及外延市場集中度高，器件領域海外廠商占絕對主導 碳化硅襯底碳化硅襯底市場高度集中市場高度集中，Wolfspeed、-全面領先。全面領先。碳化硅襯底為碳化硅產業鏈核心環節， 據 Yole 數據， 2020 年半絕緣型碳化硅襯底和導電型碳化硅襯底市場規模分

46、別達 1.82 億、2.76 億美元。其中，1）Wolfspeed、-、山東天岳三家寡頭壟斷半絕緣型碳化硅襯底市場。2020 年 Wolfspeed、-及山東天岳占據 98%市場份額，市場高度集中。從產品規格上看，Wolfspeed 已實現 4 英寸及 6 英寸產品量產并開始建設 8 英寸產線，國內廠商山東天岳雖市占率行業領先，但公司預計 2023 年方能實現 6 英寸產品量產，仍存在一定差距。2）導電型碳化硅襯底市場 Wolfspeed 一家獨大。Wolfspeed 憑借較早布局先發優勢，在良率及產能上遙遙領先，2020 年占據 60%市場份額，-以 11%市場份額位居第二。 圖表圖表26：

47、 半絕緣型碳化硅襯底市場份額情況（半絕緣型碳化硅襯底市場份額情況（2020 年）年） 圖表圖表27： 導電型碳化硅襯底市場份額情況（導電型碳化硅襯底市場份額情況（2020 年）年） 資料來源：Yole，華泰研究 資料來源：Yole，華泰研究 05001,0001,5002,0002,500FY2024FY2026材料器件（USD mn）$1,500M$2,100M-35%Wolfspeed33%山東天岳30%其他2%Wolfspeed60%-11%其他29% 14 Wolfspeed、 Showa Denko 雙寡頭壟斷碳化硅外延片市場。雙寡頭壟斷碳化硅外延片市場。 碳化硅外延片屬于行業產業鏈

48、中間環節，參與廠商多為 IDM 公司，Industry Research 測算 2020 年全球碳化硅外延片市場規模約為 1.72 億美元。據 Yole 數據，2020 年 Wolfspeed 與 Showa Denko 分別占據碳化硅導電型外延片市場52%和43%的市場份額， 合計高達95%， 具備顯著的制備技術優勢。其他碳化硅外延供應商包括-、 Norstel、 羅姆、 三菱電機、 英飛凌， 占據市場較小份額。國內碳化硅外延片主要制造廠商有瀚天天成和東莞天域半導體，兩者均已具備供應 4-6 英寸外延片實力，待產能進一步釋放。 圖表圖表28： 碳化硅導電型外延片市場份額情況（碳化硅導電型外延

49、片市場份額情況（2020 年）年） 資料來源：Yole，華泰研究 歐美廠商占據歐美廠商占據 SiC 功率器件市場功率器件市場主要份額。主要份額。SiC 功率器件制造工藝壁壘較高，目前市場主要廠商為傳統硅基功率器件巨頭及借助 SiC 材料介入器件領域的新銳玩家 Wolfspeed，市場集中度高于 IGBT 器件及模塊市場。據 Yole 數據，2020 年全球碳化硅功率器件市場規模約 56 億美元，市場 CR5 達 90.8%，顯著高于 IGBT 器件及模塊市場的 62.8%和 66.7%，歐美廠商占據主要市場份額。其中，意法半導體成功研制全球第一款大規模應用于電動汽車的 SiC MOSFET 模

50、塊，與特斯拉的合作為其累積大量市場份額，2020 年達 40.5%。國內廠商在 SiC 功率器件領域入局較晚，主要玩家泰科天潤、基本半導體、華潤微等市場份額較小，但由于行業處于早期階段，格局尚未定型，國內廠商仍有較大替代空間。 圖表圖表29： IGBT 市場份額市場份額 vs. SiC 功率器件市場份額功率器件市場份額（2020 年）年） 資料來源：Omdia，Yole，華泰研究 Wolfspeed52%Showa Denko43%其他5%排名排名公司公司市占率市占率排名排名公司公司市占率市占率排名排名公司公司市占率市占率1 英飛凌29.3%1 英飛凌36.5%1 意法半導體40.5%2 富士