預見2022：《2022年中國碳化硅行業全景圖譜》(附市場規模、競爭格局和發展前景等)

碳化硅行業主要上市公司：目前國內碳化硅行業的上市公司主要有滬硅產業(688126.SH)、天岳先進(688234.SH)、有研新材(600206.SH)和中晶科技(003026.SZ)等;

本文核心數據：碳化硅行業發展歷程、發展現狀、競爭格局、發展趨勢

行業概況

1、 材料定義及主要特點

碳化硅化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好。此外，碳化硅的硬度很大，莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石(10級)，具有優良的導熱性能。

2、材料性能及分類

在碳化硅出現之前，硅基IGBT統治了高壓高電流場景，而硅基MOSFET效率遠不如IGBT，僅適用于低壓場景。不過，硅基IGBT也存在一些缺點，比如無法承受高頻工況、功耗較大等。

碳化硅出現后，由于具備耐高壓、耐高頻的特性，因此僅用結構更簡單的MOSFET器件就能覆蓋現在IGBT耐壓水平，同時規避硅基IGBT的缺點，耗能更少。數據統計顯示，相同規格的碳化硅基MOSFET較硅基IGBT的總能量損耗可大大降低70%。

目前中國工業生產的碳化硅分為黑碳化硅和綠碳化硅兩種，都屬于α-碳化硅。其中黑碳化硅含SiC約95%，其韌性高于綠碳化硅，大多用于加工抗張強度低的材料，如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。綠碳化硅含SiC約97%以上，自銳性好，大多用于加工硬質合金、鈦合金和光學玻璃，也用于珩磨汽缸套和精磨高速鋼刀具。

從碳化硅襯底來看，根據電阻率劃分，碳化硅襯底分為半絕緣型碳化硅襯底和導電型碳化硅襯底。半絕緣型碳化硅襯底指電阻率高于105Ω·cm的碳化硅襯底，其主要用于制造氮化鎵微波射頻器件。微波射頻器件是無線通訊領域的基礎性零部件，中國大力發展5G技術推動碳化硅襯底需求釋放。導電型碳化硅襯底指電阻率在15~30mΩ·cm的碳化硅襯底。

行業全球發展現狀：全球主要經濟體聚焦產業發展

第三代半導體材料引發全球矚目，碳化硅成為半導體技術研究前沿和產業競爭焦點，美、日、歐等國都在積極進行戰略部署。當前，國際上第三代半導體材料、器件已實現了從研發到規模性量產的成功跨越，并進入產業化快速發展階段，在新能源汽車、高速軌道交通、5G通信、光伏并網、消費類電子等多個重點領域實現了應用突破。2020年以來，發達國家紛紛將半導體技術和產業上升到國家安全戰略層面，考慮以國家級力量進行技術研發、產業鏈發展、原材料、生產制造等多維度、全方位的部署。

隨著技術的成熟以及下游需求的快速增長，近年來全球各企業加速布局碳化硅行業，相繼推出多款產品。從晶體管(SiC MOSFET)來看，2021年國際上共有10余家公司推出超過200款SiC MOSFET系列產品，擊穿電壓基本集中在650V和1200V。

從射頻器件來看，據CASA數據顯示，目前在售GaN射頻器件和功率放大器超過500款。GaN射頻器件最高工作頻率18GHz(Wolfspeed)，輸出功率最高達到1862W(Qorvo，1.0-1.1GHz)。其中，SiC基GaN器件是射頻市場主流產品和技術解決方案。

根據第三代半導體產業技術創新戰略聯盟數據，至2020年底，全球碳化硅功率器件的市場規模為7.03億美元，GaN射頻器件市場規模為8.3億美元。同時，GaN射頻器件主要基于碳化硅(SiC)、硅(Si)等異質襯底外延材料制備，相較于硅基氮化鎵，碳化硅基氮化鎵外延優勢明顯，根據Yole報告，目前90%左右的GaN射頻器件采用碳化硅襯底制備，2021年全球碳化硅器件市場規模已經超過20億美元。

行業發展歷程：第三代半導體材料發展步入快車道

半導體產業的基石是芯片，制作芯片的核心材料按照歷史進程分為：第一代半導體材料(大部分為目前廣泛使用的高純度硅)，第二代化合物半導體材料(砷化鎵、磷化銦)，第三代化合物半導體材料以碳化硅和氮化鎵為代表。

行業政策背景：推動產業加快發展

碳化硅作為第三代半導體材料，是我國重點鼓勵發展的產業，是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性和基礎性產業。為加快推進第三代半導體材料行業的發展，國家層面先后印發《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2019版)》、《“戰略性先進電子材料”重點專項2020年度項目》等鼓勵性、支持性政策。作為第三代半導體核心材料，碳化硅產業將在政策支持下加速發展。

行業發展概況：行業總體呈現走高態勢

1、供給分析

從襯底來看，據不完全統計，國內目前已有30余家碳化硅襯底企業，投資金額已經超過500億元。據CASA Research不完全統計，2021年國內投產3條6英寸SiC晶圓產線，總體來看國內至少已有7條6英寸Sic晶圓制造產線(包括中試線)，另有約10條SiC生產線正在建設。GaN射頻產線方面，目前有5條4英寸GaN-on-SiC生產線，約有5條GaN射頻產線正在建設。

從企業的成立時間上來看，中國碳化硅企業由超過50%的企業均成立10年以上，超過20%的企業成立時間在5-10年的范圍內。從企業分布的規律可以看出碳化硅作為半導體行業內未來的重要科技發展道路，其技術密集程度處于非常高的位置，行業內的企業均有較高的技術水平和經營規模。

2、碳化硅市場規模分析

盡管受新冠肺炎及國際貿易戰影響，但國內疫情在第二季度開始逐步緩解，企業復工復產步入正軌，半導體鼓勵政策頻出，5G、新能源汽車等市場加速開啟，第三代半導體電力電子和微波射頻方向保持高速增長態勢。此外，中美貿易戰、日韓貿易戰引發了國內應用龍頭企業對供應鏈安全風險的思考，給國產第三代半導體材料器件帶來了試用、驗證、替代的良機，進一步推動了國內碳化硅產業的發展。2020年，中國碳化硅行業產值約為98億元，前瞻初步統計2021年突破130億元。

行業競爭格局

1、區域競爭

中國碳化硅企業分布主要集中在華東地區，在西部甘肅、寧夏等地也形成了一定的聚集效應。目前江蘇地區的企業最多，超過1200家企業，河南、寧夏等地碳化硅企業通常超過1000家。從整體規模來看，碳化硅企業分布較為廣泛，企業數量較多。

2、企業競爭

碳化硅器件領域代表性的企業中，目前來看在國際上技術比較領先的是美國的Wolfspeed，其覆蓋了整個碳化硅產業鏈的上下游(襯底-外延-器件)，具有核心的技術。國內廠商主要有中電55所、中電13所、世紀金光、揚杰科技、中車時代電氣、嘉興斯達、河南森源、常州武進科華等。

行業發展前景趨勢及預測

1、發展趨勢預測

2020年以來全球第三代半導體產業在美國的逆全球化舉措下發生了巨大的波動，搶占半導體產業競爭格局的制高點成為全球各國的共同訴求和投入方向，由此可以預見未來幾年，全球半導體領域的資源、人才競爭將進入白熱化階段，碳化硅領域也不例外。未來幾年，我國碳化硅產業將獲得更長足的發展，在產業鏈建設、產業應用、產業技術等方面將向以下趨勢發展：

2、市場規模預測

2020年全球第三代半導體產業在美國的逆全球化舉措下發生了巨大的波動，搶占半導體產業競爭格局的制高點成為全球各國的共同訴求和投入方向，由此可以預見未來幾年，全球半導體領域的資源、人才競爭將進入白熱化階段。5G、入工智能、新能源等發展提速，對碳化硅需求猛增，產業的關注度日益增高，國產化替代成為發展趨勢。預計未來幾年中國碳化硅產業將持續以兩位數增長幅度增長，2027年器件市場規模將突破700億元。

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