逐步打破国外封锁，建构碳化硅衬底完整产业链（附报告目录）

1、第三代半导体衬底材料概况

半导体衬底材料发展至今经历了三个阶段：

第一代半导体材料以硅（Si）和锗（Ge）等元素半导体为代表，应用极为广泛，包括集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都得到了极为普遍的应用；第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。

以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料，SiC 具有宽禁带、高临界击穿电场、高饱和电子迁移速度和高热导率等特性，在大功率、高频、高温等应用方面潜力较大，新能源汽车为碳化硅功率器件的重要市场。GaN 具有宽禁带、高饱和电子漂移速度、高电子迁移率等物理特性，并因具有高输出功率、高能效特性在消费电子快充产品上得以应用，有明显优于第一代和第二代半导体材料的性能。

2、碳化硅产业链分析

碳化硅产业链主要分为以下几个环节：设备和材料环节，包括晶体生长炉、MOCVD、切割设备及碳化硅粉体、石墨件等耗材；衬底和外延环节，包括导碳化硅晶体生长、衬底晶片、外延片等制造；碳化硅芯片和器件环节，设计、生产制造碳化硅功率器件和模块；下游应用环节，包括新能源汽车、光伏风电、工控、5G、雷达、卫星通信等应用。

相关报告：北京普华有策信息咨询有限公司《2021-2026年碳化硅衬底行业竞争调研及投资前景预测报告》

碳化硅产业链结构图

资料来源：普华有策

碳化硅衬底经外延生长后主要用于制造功率器件、射频器件等分立器件。以碳化硅晶片为衬底制造的半导体器件具备高功率、耐高压、耐高温、高频、低能耗、抗辐射能力强等优点，可以满足电力电子技术对恶劣工作条件的新要求，从而成为半导体材料领域最理想的材料之一，应用前景广阔。

3、行业发展情况

碳化硅从上个世纪 70 年代开始研发，2001 年 SiC SBD 商用，2010 年 SiCMOSFET 商用，SiC IGBT 仍在研发当中。受限于大直径碳化硅单晶生长难度高、成本高等因素，碳化硅功率器件的市场规模仍然较低，但近年来发展迅速。随着6 英寸碳化硅单晶衬底和外延晶片的缺陷降低和质量提高，使得碳化硅器件制备能够在目前现有 6 英寸 Si 基功率器件生长线上进行，这将进一步降低碳化硅材料和器件成本，推进碳化硅器件和模块的普及。2019 年 Littelfuse、三菱等国际功率半导体巨头不断推出新的基于 SIC 材料的功率器件，且推出的几款 SiC SBD及 MOSFET 均符合车规级（AEC-Q101）标准，这些产品应用于新能源汽车或者光伏领域等功率器件需求场景，将显著减少功耗，提高转化效率。

我国碳化硅材料研发工作始于上世纪 90 年代末期。自 2018 年中美贸易摩擦以来，从国家层面到企业均开始推进半导体核心技术国产自主化，实现供应链安全可控，这加速了半导体器件的国产化替代进程。目前全球碳化硅产业链都处于早期，新能源汽车刚刚打开碳化硅功率器件的应用市场，所以国内碳化硅产业水平与国际巨头之间的差距并没有像第一代半导体产业那么大，国内已经覆盖了从原材料、设备、衬底晶片、外延片、芯片和器件全产业链。2019 年我国碳化硅领域技术已经基本完成从小批量的研发向规模化、商业化生产的成功跨越，各环节技术、性能趋于稳定，规模化生产工艺、产品性价比等逐步得到市场认可。

碳化硅衬底产业链全球来看仍处于起步阶段，全球碳化硅衬底产业格局呈现美国、欧洲、中国三足鼎立态势。其中美国全球独大，占全球碳化硅衬底产量的70%~80%，典型公司是美国 Cree（旗下 Wolfspeed）、II-VI 公司；欧洲的碳化硅衬底产业链典型公司是 SiCrystal；中国的典型公司是天科合达、山东天岳等。受美国贸易封锁影响以及国家大力推动，中国碳化硅衬底产业利好，中国虽然体量较小，但正在逐步打破国外公司的封锁，建构碳化硅衬底与上下游的完整产业链。