年碳化硅产业规模现状与发展前景

2024年碳化硅产业规模现状与发展前景日期：2024年3月行业概述第一代半导体材料硅、锗和第二代半导体材料砷化镓、磷化液相比，第三代半导体材料碳化硅因禁带宽度大、临界击穿电场强度高、电子饱和迁移速率大、电子密度高、热导率高、介电常数低，具备高频高效、耐高压、耐高温、抗辐射能力强以及化学性质稳定等诸多优越性能，因而能制备出在高温下运行稳定，在高电压、高频率等极端环境下更为稳定的半导体器件，是支撑固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”材料和电子元器件，可以起到减小体积简化系统，提升功率密度的作用，在半导体照明、5G通信技术、太阳能、智能电网、新能源并网、高速轨道交通、国防军工、不间断电源、新能源汽车、消费类电子、快充、无线充等战略新兴领域有非常诱人的应用前景。碳化硅衬底主要有2大类型:半绝缘型和导电型。在半绝缘型碳化硅市场，目前主流的衬底产品规格为4英寸，主要应用于信息通讯、无线电探测等领域。在导电型碳化硅市场，目前主流的衬底产品规格为6英寸，主要应用于新能源汽车、轨道交通以及大功率输电变电等领域。碳化硅晶片作为半导体衬底材料，经过外延生长、器件制造等环节，可制成碳化硅基功率器件和微波射频器件。高纯硅粉、高纯碳粉等原料合成的碳化硅微粉经过晶体生长、晶淀加工形成碳化硅晶体，然后碳化硅晶体经过切割、研磨、抛光、清洗等工序加工形成碳化硅晶片。什么是碳化硅目录

/CONTENTS0102030405碳化硅行业概述碳化硅行业背景环境碳化硅行业现状碳化硅行业发展趋势碳化硅行业格局及企业第一章碳化硅行业概述行业产业链行业上游碳化硅衬底、半绝缘体、导电型行业中游射频器件、功率器件行业下游5G基站、功率放大器、电动汽车、新能源以碳化硅材料为衬底的产业链主要包括碳化硅衬底材料的制备、外延层的生长、器件制造以及下游应用市场。在碳化硅衬底上，主要使用化学气相沉积法（CVD法）在衬底表面生成所需的薄膜材料，即形成外延片，进一步制成器件。应用领域最终主要分为射频器件（5G、国防等）和功率器件（能源等）。碳化硅衬底、半绝缘体、导电型射频器件、功率器件5G基站、功率放大器、电动汽车、新能源第二章碳化硅行业环境行业政治环境《重点新材料首批次应用示范指导目录》:将GaN单晶衬底、功率器件用GaN外延片、sic外延片，sic单晶衬底等第三代半导体产品列入目录工信部《长江三角洲区域—体哈发展规划纲要》:明确要求加快培育布局第三代半导体产业，推动制制造高质量发展《“战略性先进电子材料”重点专项2020年度项目》:支持功率碳化硅芯片和器件在移动储能装置中的应用(应用示范类)科技部010203第三章碳化硅行业现状行业现状中国碳化硅产量分为黑碳化硅和绿碳化硅，2020年中国黑碳化硅产量为75万吨，绿碳化硅产量为5万吨，2021年中国黑碳化硅产量为90万吨，绿碳化硅为11万吨，产量相继上涨。说明我国碳化硅行业发展前景及需求量较为良好。根据海关资料显示，2020年受到全球疫情影响，中国碳化硅进口量急剧下降，2020年中国碳化硅进口量为1627吨，同比下降789%，随着疫情态势的放缓，中国碳化硅进口量有一定的恢复，2021年中国碳化硅进口量为3875吨，同比增长1341%，增长可观。根据海关资料显示，中国碳化硅从2017年至2020年出口量呈现下降态势，2021年中国碳化硅出口量恢复为378万吨，同比增长55%，2022上半年中国碳化硅出口量为191万吨。可以看出中国碳化硅并不依赖于进口，出口量远远大于进口量。行业市场分析5868亿营收21462亿2020资产总额566亿净利润5%年复合增长率行业得以保持快速增长，主要因为受到以下三个因素的影响：（1）碳化硅行业的发展需要大量科学实验的支持，拉动产品的需求提升；（2）本土碳化硅企业的研发技术不断提高，逐渐发展扩大，丰富了碳化硅行业产品的种类，扩大了市场规模；（3）相关政策的逐渐完善，使得碳化硅的监管愈加完善，生产、消费、使用流程得到安全保障，促进了行业的发展。随着国家十四五规划以来，针对碳化硅行业的政策法律相继出台，碳化硅企业的技术研发水平不断提高，促使碳化硅行业市场规模从2014年的215亿元增长至2022年的2545亿元，年复合增长率高达15%。未来五年，预计中国碳化硅行业市场规模将以18%的增长率持续增长，并于2023年达到829亿元左右的市场规模。市场规模2018-2020年和2021上半年晶棒良率分别为41%、357%、50.73%和490%，衬底良率分别为761%、715%、70.44%和747%，综合良率目前大约为37%。说明中国碳化硅的技术级层面有限，目前还没有找到能提高综合良率的办法。在碳化硅器件各环节生产中，衬底的成本最高，为47%，第二为外延，占比12%，第三为前段，占比19%，这是碳化硅器件生产过程中最重要的三个环节，生产成本过高导致利润收入减少，售价溢出就会降低产品的渗透率，从而阻碍碳化硅的发展。行业热点热点一应用领域广泛热点二科研服务市场持续增长热点三消费升级拉动需求增长碳化硅行业具有市场空间广阔、销售范围广、用户分散、单批数量少、销售单价较高等特点。碳化硅行业厂商研发技术增强、产品升级速度加快,推动各级商业机构加速产品更新换代，市场对碳化硅行业产品的需求攀升。碳化硅行业技术提升，多元化科研服务平台持续扩张，促进高价值服务企业品牌形成。行业产品化发展，集研发、生产、销售于一体的综合性科研服务企业逐渐增多。行业痛点更高效的SiC单晶衬底加工技术仍然缺乏；与N型衬底技术相比，P型衬底技术的研发相对滞后。在SiC外延材料方面:N型SiC外延生长技术仍需进一步提高；高质量的厚外延技术尚不成熟，使得制造高压碳化硅器件存在挑战，且外延层的缺陷密度又制约了SiC功率器件向大容量方向的发展；SiC器件工艺技术水平还较低，严重制约了SiC功率器件的发展和推广；目前为止仍未建立专门针对SiC器件特点的可靠性试验标准和评价方法。SiC功率器件的驱动技术和保护技术仍需加强，在应用中的电磁兼容问题还需进一步得到解决，应用的电路拓扑还需进一步优化。大尺寸的SiC单晶衬底制备技术尚未完全成熟因SiC单晶及外延技术的制约建立专门针对SiC器件特点的可靠性试验标准和评价方法竞争格局1厦门瀚天天成与东莞天域可生产2英寸~6英寸SiC外延片。2018年-2020年碳化硅相关的中国专利数量为2887份；申请数量前10的单位主要有山东天岳先进材料科技有限公司、电子科技大学等；前10名的专利总数量为393项，占全部的16%；前10名之间的数量差别不是很大；总体来看近三年我国碳化硅专利的分布比较分散。行业竞争格局竞争格局22017年，三安光电营业总收入893亿元，2020年入场碳化硅行业，总收入增长到1272亿元，说明中国碳化硅市场发展前景良好，2021年三安光电总收入同比2020年增长473%。行业竞争格局第四章碳化硅行业发展趋势方向发展趋势大力发展第三代半导体产业我国的“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。2015年5月，中国建立第三代半导体材料及应用联合创新基地，抢占第三代半导体战略新高地；国家科技部、工信部、北京市科委牵头成立第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA），对推动我国第三代半导体材料及器件研发和相关产业发展具有重要意义。诸多共性问题亟待突破碳化硅功率器件领域仍然存在一些诸多共性问题亟待突破，比如碳化硅单晶和外延材料价格居高不下、材料缺陷问题仍未完全解决、碳化硅器件制造工艺难度较高、高压碳化硅器件工艺不成熟、器件封装不能满足高频高温应用需求等，全球碳化硅技术和产业距离成熟尚有一定的差距，在一定程度上制约了