2025年碳化硅行业研究报告

2023年碳化硅行业争论报告报告综述：SiC产业落地供给契机。欧盟方面，在民众诉求的推动下，欧盟的碳排放标准2023年生产的乘用车碳排放量95g/km20502023对外依存度超过70%，我们认为电动车对保障能源安全至关重要，且中国凭借市场空间、工程师红利等优势，有望借助汽车电动Si基器件的性能极限，SiCSiC有望在电动汽车产业加速进展及渗透率提升的双重推动下迎来需求快速成长。SiC解决电动车三大需求痛点，规模普及马上到来。我们认为，SiCSi续航里程是电动车的一大痛点，依据英飞凌数据，SiCSi基器件降低80助于增加电动车续航里程；SiC热导率的特点，有利于实现电控模块小型化、周边系统小型化、冷却系统简洁化，从而减轻整车重量；800V的800V提高是大势所趋，在1200VIGBT车规产品难以普及的背景SiCMOSFETSiC无法大规模商用的主要冲突在于本钱昂扬，但依据我们的测算，在能源车平价目标本钱假设下〔三电本钱与传统动力总成价格相当假设SiC2SiC在全系列车型全面普及。SiC202562亿元/78亿元的SiC器件/模块市场空间〔模块中包含器件本钱2023-25年CAGR高达58%/35%。从产业链各环节来看，我们测算SiC衬底及外延片价值60%，2025需求超100万片，行业上游重要性强，需求空间宽阔。我国企业目前已经能实现6寸片与海外的技术差距正在缩小。能源车全球普及加速，碳化硅产业落地迎机遇欧洲：碳排放标准倒逼能源车对传统燃油车进展替代2023年11月宣布欧洲进入会在2023年12203050-552050碳排放要求日趋严格。欧洲自2023求202395g/km。欧盟委员会在2023年提出到202395g/km，不达标的车企将面临巨额罚款。2023年欧盟委员会进一步2030年，削减37.581g/km及59g/km。20232050在推动2030202360%的标准制定。趋势。燃油车的发动机难以进展本质革，减排空间有限，车平2023119.5g/km后，2023年反而上升至122.4g/km。要到达上述95g/km的碳排放标准，只能大力进展能汽车产业链领导地位并打算于2050年实现碳中和，有望助推能源车产业链加速升级。2，其在气候领域2035年通过可再生能源过渡实现无碳发电，到2050100恢复电动车全额7,500202030年前在高速公路区域建设超过50转向有望提升美国对于能源车的政策支持，助推能源车产业链加速升级。特斯拉等头部企业有望助力美国重夺电动汽车制造业的制高点。汽车产业作为美国传统制造业的代表之一，二战以后却从辉煌走向衰落，我们认为主要是其经受了两次冲击：1〕20世纪70年月起，全球石油危机使精细化制造的日本汽车市占率快速提升，以及2〕2023GDP1978年的1.9%降至2023年的0.8GDP我们认为拜登政府的能源政策将成为美国电动汽车市场进展的一保持美国高端制造领域的优势地位。必定选择《电动汽车安全指南〔2023》中指出，汽车行业正在经受百年未网联化是汽车产业转型重要的进展方向。对于传统燃油车，中国虽然拥有浩大的汽车供给体系，但关键零部件技术缺失，发动机、变推动我国汽车产业转型升级，有望实现汽车产业进展的弯道超车。其产业链长、供给就业时机多，对推动经济增长、促进社会就业有重要作用。汽车产业能够拉动我国消费需求及供给大量就业岗位，依据国家统计局数据，2023年至2023年汽车销售额占中国社会零售总额10%以上，2023年汽车车零售从业人员到达120.9210%。同时，由于汽车行业具备高度制动系配件等汽车零部件生产销售，涵盖了冶金、橡胶、玻璃、化工后修理保养、出行服务等诸多市场。进展汽车产业能够直接及间接地拉动经济增加，供给就业岗位。推动电动汽车进展。由于我国浩大的人口基数及消费升级趋势，电2025年我国电动66947%，2023年至2025352023874万人，为中国进展电动汽车供给了“工程师红利向产业微笑曲线可能，依据国务院办公厅印发的《能源汽车产业进展规划〔2023-2035年2025年我国能源汽车车销售量占车20%左右，并完善双积分制度以补充财政补贴。70%一般将50%的石油对外依存度作为石油能源安全问题的“安全戒备线”3，而依据中国统计局的数据，2023年中国石油对外依存度超过70%，远超能源安全的要求。目前全球石油安排格局根本固定，且国际形势简洁，我国在自身石油生产无法满足需求的状况下，通过自然保护协会数据，2023年中国道路交通消耗的石油约占石油消费总量48度。假设承受自然气能源，我国自然气储量同样较低：依据海关总署数据，2023年中国是全球第一大自然气进口国，2023年对外依存度到达43择。即U.S.Drive在2023年公布的《电气电42025年电控的功率密度需到达100kW/L，效率应大于98%；而电机的功率密度需到达50kW/L，效率应大于97%2025>重点技术领域路线图〔2023年版202525kW/L。我们认为，这个标准制定的初衷，是由于体积涉及到了汽车有效空间利用和乘客的体验。器件的功率密度难以进一步提高。在电动汽车的动力单元和把握单元Si基IGBT或MOSFET作为功率器件。但Si了其性能极限。我们看到，早期的主流混动车型中，其逆变器功率密度根本在20kW/LSiC材料SiCSi材料将来的抱负替代。性能优势助推碳化硅器件快速进展，规模普及马上到来SiC提升电能转换效率，增加续航里程为SiC器件可以从导通/Si80SiC由于SiC的禁带宽度3.3e〕远高于S1.1e，因此其漂移区SiCMOSFETSi-IGBT15ASiCMOSFETSiIGBT的175℃结温下，SiCMOSFETSiIGBT的80%。SiC-MOSFET不存在拖尾电流，载流子迁移率高，降低器件开关Si-IGBT模块中会集成快恢复二极管FR，在关断会存在反向恢复电流及拖尾电流，导致其开关速度受到限制，从而造成较SiC-MOSFET不存在拖尾电流，且较高的载流子迁移率〔Si的3倍〕也削减25℃结温下，SiCMOSFET关断损耗大约是SiIGBT的20%；在175℃的结温下，SiCMOSFETIGBT10%。SiC助力能源车实现轻量化SiC器件具备高饱和速率、高电流密度、高热导率的特点，有利于能源汽车零部件轻量化的实现。SiC材料具备更高的电流密度，一样功率等级下封装尺寸更小。SiC具备较高的载流子迁移率，能够供给较高的电流密度。在一样IPM功率模块的2/3-1/3。SiCSiC材料的电子饱和速率是Si的2如上文所述，高临界击穿电场〔10倍于Si〕的特性使其能够将MOSFET带入高压领域，抑制IGBT开关过程中的拖尾电流问题，开压器、电容、电感等的使用，从而削减系统体系和重量。在实现一样SiC由于SiC件SiC功率器件可在17℃结温下工作。主流电动汽车一般包含两套水冷系统——引擎冷却系统和105和70SiC水冷系统合二为一，甚至承受风冷系统，削减散热器体积及本钱。快充使得整车电平提高，IGBT工作电压恐难满足需求电流提升存在可预见的上限，高电压是实现快充的必定趋势。依据e-technology500A200kW400V800V系统。同时，到达一样功率的状况下，提升电压则可以相应降低电流，削减e-technology100kWh的电池400V800V25kg的重量降低，降低电车能耗，提升电车续航里程。我们认为，假设系统电压〔总线电压〕400V提高至800V，需650VIGBT将无法工作，SiMOSFETSi1200VIGBT1200V的IGBT模块一般效劳于工业场景，很难通过车规认证，2023年英飞IGBT1200V5。但我们认为，SiC800VSiC材料成为800V系统的抱负选择。SiC需求有望迎来快速成长期目前，由于受到SiC长晶技术壁垒高〔如：需要高温生长及准确Si一样拉晶；炉体尺寸限制晶圆尺寸不好做大；材料硬度高韧性差简洁断裂〔如：掺杂工艺要求高、形成欧姆接触困难〕SiC器件昂扬以目前的成原来看，能源车的度电单价〔三元、不含税〕价格在9002025560元左右。假设400km42,500元/24,000元左右。假设要增加10%4,500元/2,400目前，SiC5SiCA中IGBT器件本钱约为1,300元，假设替换为SiC则将会带来至少5,0005%-10%续航里程的提升。我们SiC能换取5%-10%的续航里程增加，则当SiC的器件本钱将下降至硅基器件的1倍时，其经济效益有望助推SiC18SiC材料能增加电动车10%的续航里程，对于车厂来讲，单车本钱的节约在1,100人民币左右。SiC将迎高速成长我们测算，2023SiC/10/242025年有望到达62亿/78迎来高速增长期DC/DC转换器、车载充电机等。我们以自上而下的方式，以能源车出货量为根底，协作渗透率、SiC模块/器件单车价202562亿元的SiC器件市场空间，78亿元的SiC模块市场空间〔包含器件本钱2023-2025年复合增速达58%/35%。其中我们的关键假设如下：SiC本身的本钱下降曲线是线性的，但由于整体市场需求高涨，上游扩产乐观，本钱下降20%；2025年SiC本钱照旧难以下降至A级车Si2B/CSiC器件的可能性大，其中Tesla及比亚迪作为现有整车厂中最为乐观两方〔依据公开资料，Model3SiC模块的主逆变器SiC器件渗透率有望连续加速。将来华为、苹果等大厂及SiC豪华品牌A级〔包含〕SiC的可能性很小。考虑到本钱更高，对空间和续航里程敏感度更低等因素，在商用车方面，SiCOBDC-DSiCSi较大替换空间；SiC模块，半导体价值量最高，而车载充电机、直流转换器等局部仅搭载单管器件，整体价值量不及主逆变器。SiC60%，在产业链中地位至关重要以65nm12英寸硅片〔抛光片〕1001,500Si集成制作器件的附加价值量高。而SiC仅被用于制造分立器件，其本身工艺难度并不大SiCMOSFET仍是横向平面工艺器件，衬底及外延质量则从很大程度上打算了最终的器件性能。依据我们的产业链SiC价值量上看，2023年2,500SiC晶圆成品中，衬底片价值量约1,100500美元，合计价值量达1,70063%SiCSiC底的投入产出比要优于S11水平1元人民币的投资对应1元年收入，是一个优良的赛道。结合我们对SiC器件市场规模的测算及对衬底/外延局部价值2025SiC衬底/外延26亿/39亿人民币。海外差距SiCSiC衬SiCSiC外延片，主要用于制造耐高温、耐高压的功率器件，应用于能源汽车、光伏发电、轨道交通、SiC衬底上，通常会上生长GaNSiC基GaN5G通讯、雷达等领域。导电型及半绝缘型SiC衬底在制作工艺上存在较大差异。在主流的物理气相传输法〔PVT〕SiC衬底的生杂有较好的把握，且功率器件需要在较大衬底上生产才具备经济效益，SiCPVT生长方法外，我们〔HTCV将高纯气态碳源和硅源在高温结合，1.0mm/h-3.0mm/h，值得长期关注。但综合考虑本钱、良率及工艺成熟度等问题，我们PVT碳化硅衬底市场以海外厂商为主导，中国企业市场份额现较小。碳化硅衬底产品的制造涉及设备研制、原料合成、晶体生长、晶体1955年首次在试验室成功制备碳化硅单晶以来，美国、欧洲、日本等兴盛国家与地区不断创碳化硅晶体的制备技术与设备，形成了较大优势；而中国碳化硅晶体的争论20902023全资子公司〕市占率到达45%以上，国内龙头天科合达和山东天岳10%。山东天岳、烁科晶体〔中电科孵化、河北同光〔中科院半导体所孵化〕现有主要产品为高纯半绝缘衬底，而天科合达〔中科院物理所孵化、世纪金光主要产品为导电型衬底。当前中国企业与Wolfspeed83年。以头部企业天科合达/世纪金2023年开头小批量生产2202320234英寸碳化硅衬底，2023年实现6英寸碳化硅衬底大批量生产。2023年实现6英寸碳化硅衬底6216〔国际厂商19世纪90年月开头4英寸落后7〔国际厂商年开头6英寸时间进一步缩短至5〔国际厂商2023年开头Wolfspeed于2023年10月推出8于20232023年1月开头进展研发，打算于2023年6月完成研发，届时中美两国差距有望进一步缩小。20