碳化硅产业链价值量及下游细分市场应用领域分析及预测
我国“十四五”规划已将碳化硅半导体纳入重点支持领域。随着国家半导体产业自主可控战略的实施，以碳化硅为代表的宽禁带半导体行业是面向经济主战场、面向国家重大需求的战略性行业。
1、碳化硅产业链结构及价值量剖析
（1）碳化硅产业链结构图
碳化硅产业链上游为碳化硅衬底和外延片的制备，碳化硅粉料通过长晶、加工、切片、晶片研磨等环节制备成碳化硅衬底，衬底上生长单晶外延材料。
碳化硅产业链中游为碳化硅功率器件和碳化硅射频器件的设计、制造、封测等环节。由于碳化硅功率器件突破了硅基功率器件的导通电阻与结电容等性能极限，大幅度减少导通损耗和开关损耗问题，适用于高压、高功率、高频、高温等苛刻环境，碳化硅功率器件被广泛应用于新能源汽车、光伏、工业电源、轨道交通及 5G 通讯等下游领域。
碳化硅产业链上下游结构图
（2）产业链中的价值量剖析
碳化硅外延片作为碳化硅器件成型的必备环节，具有不可或缺的重要作用，是推动碳化硅行业高质量发展的基石。
从价值角度来看，碳化硅产业链附加值向上游集中，外延（含衬底）在碳化硅产业链中价值量较高。衬底和外延作为碳化硅产业链的上游环节，分别占碳化硅功率器件成本结构的 47%、23%。高质量的碳化硅外延片生产壁垒高，加之全球碳化硅器件下游需求旺盛，造成高质量碳化硅外延片供应紧俏，使得碳化硅外延片在产业链中的价值量占比较高。
碳化硅功率器件成本结构
从物理特性来看，优质的碳化硅外延生长工艺不仅可以改进碳化硅衬底缺陷，还可以减少外延自身生长缺陷，大幅提升下游器件良率。
碳化硅衬底缺陷较多，主要包括微管缺陷 （Micropipe） 、多型缺陷、划痕缺陷包裹物缺陷、层错缺陷、贯穿螺型位错（TSD）、贯穿刃型位错（TED）和基平面位错（BPD）等。许多衬底缺陷会随着外延生长延伸到外延层中，部分缺陷会转换成外延缺陷，导致器件性能退化或直接失效。通过外延工艺优化可以有效降低或消除这些外延缺陷，从而改善器件良率。
2、碳化硅功率器件行业下游细分市场应用领域分析及预测
从终端应用领域看，碳化硅功率器件应用于新能源汽车、光伏发电、储能、轨道交通、超高压直流输电等领域，其中新能源汽车是目前最大的终端应用市场。2021 年全球用于汽车的碳化硅功率器件约占全球碳化硅功率器件市场规模的 64%，未来随着新能源汽车渗透率的提升，预计 2027 年占比上升至 79%；其次为能源领域（光伏发电及储能系统），2021 年约占全球碳化硅功率器件市场规模的 14%。由于我国锚定碳达峰和碳中和，碳化硅功率器件市场规模受可再生能源相关政策推动，增速强劲。
得益于碳化硅优异的物理特性，碳化硅功率器件相比硅基功率器件拥有更高的工作频率、更高的能量转换效率、更好的散热能力。目前，碳化硅功率器件和功率模块的下游应用广泛覆盖新能源汽车、光伏发电、电源、轨道交通等领域。根2022 年 SiC 功率电子市场规模约为 21 亿美元，预计到 2027 年 SiC 功率电子市场规模接近 80 亿美元，复合增长率为 30%。
在新能源汽车领域，碳化硅功率器件主要应用于新能源汽车的电驱主逆变器、车载充电器（OBC）以及 DC-DC 转换器中。未来随着新能源汽车出货量的增长，以及碳化硅功率器件在更多车型上得以采用、提升渗透率，用于新能源汽车的碳化硅功率器件市场规模将进一步扩大。
碳化硅功率器件在光伏发电领域主要应用于光伏逆变器，相比于硅基器件，能够提高能量转换效率、降低能量损耗、增加功率密度、解决系统成本。近年来光伏电站电压等级从 1,000V 提升至 1,500V，未来将进一步提升至 1,700V 乃至 2,000V，在更高的电压等级下碳化硅功率器件优势更加凸显。
3、重点企业市场地位分析
国外企业
（1）Wolfspeed
世界领先的碳化硅材料和功率器件供应商，提供碳化硅衬底、外延晶片以及功率器件产品。2022 财年主营业务收入为7.46 亿美元，对应财年亏损。行业 IDM 龙头，碳化硅材料产品覆盖下游行业头部客户。在碳化硅外延方面，其碳化硅外延晶片产品部分用于自身功率器件生产，部分外销。
（2）Coherent
工程材料、光电元件和光学系统领域的全球领先企业。在碳化硅领域，提供衬底、外延晶片以及功率器件产品。2022财年总营收为 33.17 亿美元，其中化合物半导体营收为 10.90 亿美元。全球知名碳化硅材料供应商。
（3）Resonac
世界知名尖端材料企业，产品涉及石油，化学，无机，铝金属，电子信息等多个领域。在碳化硅领域，Resonac 能够提供碳化硅衬底和碳化硅外延晶片产品。2022 年总营收为 1.39 万亿日元，其中device solutions（包括 HD Media、碳化硅外延晶片、其他化合物半导体等）营收为 993 亿日元。全球知名碳化硅外延晶片外销供应商，产品覆盖下游碳化硅功率器件行业头部客户。每月产能约 1 万片左右。
国内企业
（1）沪硅产业
主要从事半导体硅片的研发、生产和销售，是中国大陆规模最大的半导体硅片制造企业之一，是中国大陆率先实现 300mm 半导体硅片规模化销售的企业。主要用于制作射频前端芯片、传感器、模拟芯片、分立器件、存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、功率器件等，广泛应用于智能手机、便携式设备、汽车、物联网产品、工业电子、计算机、云基础设施等。
（2）立昂微
主营业务为半导体硅片和半导体分立器件芯片的研发、生产和销售，以及半导体分立器件成品的生产和销售。主要产品包括半导体硅片、肖特基二极管芯片、MOSFET 芯片，广泛应用于通信、计算机、汽车产业、光伏产业、消费电子、人工智能、物联网等下游产业的功率处理领域。
（3）天岳先进
是一家国内领先的宽禁带半导体（第三代半导体）衬底材料生产商，主要从事碳化硅衬底的研发、生产和销售。主要产品包括碳化硅晶体衬底、功能材料及其元器件、半导体器件专用零件、光电子器件、电力电子器件及电子器件用材料，被广泛用于电动汽车、光伏发电、5G 通信、储能等领域。
（4）瀚天天成
主营业务为碳化硅外延晶片的销售和提供碳化硅外延代工服务。目前公司产品已应用于全球领先的半导体功率器件厂商如客户 A、客户 B、客户 C 等及国内的功率器件厂商如中车时代、比亚迪半导体、芯联集成、华润微、积塔半导体、瞻芯电子等。公司目前碳化硅外延晶片出货量在纯外延厂商中处于领先地位。
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