半導(dǎo)體碳化硅(SiC)行業(yè)研究

（報(bào)告出品方/作者：海通國(guó)際）

1、碳化硅(SiC):新一代半導(dǎo)體材料，打開新能源車百億市場(chǎng)空間

1.1 碳化硅半導(dǎo)體材料

第三代半導(dǎo)體性能優(yōu)越，應(yīng)用場(chǎng)景更廣。半導(dǎo)體材料作為電子信息技術(shù)發(fā)展的 基礎(chǔ)，經(jīng)歷了數(shù)代的更迭。隨著應(yīng)用場(chǎng)景提出更高的要求，以碳化硅、氮化鎵為代 表的第三代半導(dǎo)體材料逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化加速放量階段。相較于前兩代材料，碳化硅 具有耐高壓、耐高溫、低損耗等優(yōu)越性能，廣泛應(yīng)用于制作高溫、高頻、大功率和 抗輻射電子器件。

碳化硅器件應(yīng)用場(chǎng)景廣闊。因其高熱導(dǎo)性、高擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度及高電流密度，基 于碳化硅材料的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于汽車、充電設(shè)備、便攜式電源、通信設(shè)備、機(jī) 械臂、飛行器等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。其應(yīng)用的范圍也在不斷地普及和深化，是一種應(yīng)用 前景非常廣泛、非常具有價(jià)值的材料。

1.2 碳化硅的優(yōu)勢(shì)分析

第三代半導(dǎo)體材料禁帶寬度遠(yuǎn)大于前兩代。第一代和第二代半導(dǎo)體都是窄帶隙 半導(dǎo)體，而從第三代半導(dǎo)體開始，寬禁帶(帶隙大于 2.2eV)半導(dǎo)體材料開始被大 量應(yīng)用。碳化硅作為第三代半導(dǎo)體的典型代表，具有 200 多種空間結(jié)構(gòu)，不同的結(jié) 構(gòu)對(duì)應(yīng)著不同的帶隙值，一般在 2.4eV-3.35eV 之間。碳化硅材料除寬禁帶之外，還 具有高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和漂移速度及高穩(wěn)定性、最大功率等優(yōu)點(diǎn)。

1.2.1 寬禁帶:提高材料穩(wěn)定性和擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度

禁帶寬度決定材料特性，寬禁帶提高更好性能。禁帶寬度是衡量半導(dǎo)體性能的 一個(gè)重要指標(biāo)，更寬的禁帶意味著更高的激發(fā)要求，即電子和空穴更難以形成，這 也導(dǎo)致了寬帶隙半導(dǎo)體在不需要工作時(shí)可以保持類似絕緣體的特性，這也使得其具 有更好的穩(wěn)定性，寬禁帶同時(shí)也有助于提高擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度，進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)工作環(huán)境的 承受能力，具體體現(xiàn)在具有更好的耐熱性和耐高電壓性、抗輻射性。

同時(shí)因?qū)捊麕w系中導(dǎo)帶與價(jià)帶間的高能量差，使得電子與空穴被激發(fā)后的復(fù) 合率大大降低，這就使得更多的電子和空穴可以用于導(dǎo)電或者傳熱，這也是碳化硅 具有更強(qiáng)的導(dǎo)熱性與導(dǎo)電能力的一個(gè)原因。

基于這些特點(diǎn)，碳化硅器件可以在更高強(qiáng)度的環(huán)境下進(jìn)行工作，也能夠更快速 地進(jìn)行散熱，極限工作溫度更高。耐高溫特性可以帶來功率密度的顯著提升，同時(shí) 降低對(duì)散熱系統(tǒng)的要求，使終端可以更加輕量和小型化。碳化硅的高禁帶寬度也使 得碳化硅器件泄漏電流比硅器件大幅減少，從而降低功率損耗;碳化硅器件在關(guān)斷 過程中不存在電流拖尾現(xiàn)象，開關(guān)損耗低，大幅提高實(shí)際應(yīng)用的開關(guān)頻率。

1.2.2 高擊穿電壓:帶來更大的工作區(qū)間及功率范圍

擊穿電壓越高，工作區(qū)間及功率范圍越大。擊穿電壓指的是使電介質(zhì)擊穿的電 壓。對(duì)于半導(dǎo)體來說，一旦電壓到達(dá)了擊穿電壓就意味著半導(dǎo)體失去了其介電性 能，因內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞而呈現(xiàn)出類似與導(dǎo)體的性能，進(jìn)而無法工作。所以更高的擊 穿電場(chǎng)意味著更大的工作區(qū)間及功率范圍，即擊穿電場(chǎng)越高越好。

碳化硅器件功率更大、體積更小，能量損失更低。碳化硅材料因其更高的擊穿 電壓特性，可以廣泛地應(yīng)用于大功率器件的制備，這是硅基半導(dǎo)體所無法替代的優(yōu) 勢(shì)。碳化硅更高的電擊穿允許碳化硅功率器件具有更薄更重?fù)诫s的阻擋層，這使得 同等要求下使用碳化硅材料可以將器件做的更薄，這可以起到節(jié)省空間、提高單位 能量密度的作用。此外，高擊穿電場(chǎng)還可以使得碳化硅在外電壓中的導(dǎo)通電阻更 小，而更小的導(dǎo)通電阻意味著更低的能量損失。

1.2.3 高飽和漂移速度:能量損耗更小

碳化硅因其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具有更高的飽和漂移速度。漂移速度反應(yīng)的是載流子在 外電壓下的遷移速度，理論上講漂移速度是可以隨著外界電場(chǎng)的增加而無限提高 的，但實(shí)際上隨著外加電場(chǎng)的增加，材料內(nèi)部載流子之間的碰撞也會(huì)隨之增加，所 以會(huì)存在一個(gè)飽和的漂移速度。在碳化硅材料中，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有很好的緩沖碰撞 的能力，所以具有更高的飽和漂移速度。

高飽和漂移速度帶來更小的能量損耗。高飽和漂移速度意味著載流子能更快地 遷移，以及更低的電阻。這也使得碳化硅材料中的能量損耗大大減小。與硅相比， 相同規(guī)格的碳化硅基 MOSFET 和硅基 MOSFET 相比，導(dǎo)通電阻降低為 1/200，尺寸 減小為 1/10;相同規(guī)格的使用碳化硅基 MOSFET 和使用硅基 IGBT 的逆變器相比， 總能量損失小于 1/4。這些特點(diǎn)為碳化硅材料在光伏逆變器、高頻器件中的應(yīng)用提 供了有力的支撐。

2.碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈

國(guó)外廠商多以 IDM 模式布局，國(guó)內(nèi)企業(yè)專注單個(gè)環(huán)節(jié)。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈依次可分 為:襯底、外延、器件、終端應(yīng)用。國(guó)外企業(yè)多以 IDM 模式布局全產(chǎn)業(yè)鏈，如 Wolfspeed、Rohm 及意法半導(dǎo)體(ST)，而國(guó)內(nèi)企業(yè)則專注于單個(gè)環(huán)節(jié)制造，如襯 底領(lǐng)域的天科合達(dá)、天岳先進(jìn)，外延領(lǐng)域的瀚天天成、東莞天域，器件領(lǐng)域的斯達(dá) 半島、泰科天潤(rùn)。

襯底與外延占據(jù) 70%的碳化硅器件成本。受制于材料端的制備難度大，良率 低，產(chǎn)能小，目前產(chǎn)業(yè)鏈的價(jià)值集中于襯底和外延部分，前端兩部分占碳化硅器件 成本的 47%、23%，而后端的設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)環(huán)節(jié)僅占 30%。

2.1 襯底:行業(yè)呈現(xiàn)一超格局

行業(yè)呈現(xiàn)一超格局，Wolfspeed 占據(jù) 62%市場(chǎng)份額。自 2018 年特斯拉首次將碳 化硅器件導(dǎo)入 Model3 代替 IGBT 模塊，便打開了碳化硅在新能源車領(lǐng)域的應(yīng)用，行 業(yè)迅速進(jìn)入升溫期。目前碳化硅襯底市場(chǎng)呈現(xiàn)一超格局，Wolfspeed(原 Cree)以

62%的市占率高居第一，II-VI、Rohm 則以 14%和 13%的市占率位列第二、三位， CR3 接近 90%。國(guó)內(nèi)廠商天科合達(dá)市占率僅為 4%。

碳化硅襯底可分為導(dǎo)電型和半絕緣型。導(dǎo)電型是指電阻率在 15~30mΩ·cm 的碳 化硅襯底，將其進(jìn)行外延后可進(jìn)一步制成功率器件，應(yīng)用于新能源車、光伏、智能 電網(wǎng)等領(lǐng)域。半絕緣型則是指電阻率高于 105mΩ·cm 的碳化硅襯底，主要用于制造 氮化鎵微波射頻器件，作為無線通訊領(lǐng)域的基礎(chǔ)零部件。

碳化硅襯底是由高純硅、碳粉經(jīng)過合成成 SiC 微粉后，通過物理氣相沉積法 (PVT)生長(zhǎng)成為晶錠，之后加工得到標(biāo)準(zhǔn)直徑尺寸的碳化硅晶體，再經(jīng)過切磨拋 工藝獲得表面無損傷的碳化硅拋光片，最后對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、清洗形成可交付下游外 延廠商使用碳化硅襯底。

2.1.1 原料合成:各家襯底廠商自產(chǎn)為主

高純 SiC 粉末可使用氣相法、液相法及固相法合成，目前產(chǎn)業(yè)中主要使用固相 法中自蔓延高溫合成法，即將固態(tài)的 Si 源和 C 源作為原料，使其在 1400~2000°C 的高溫下持續(xù)反應(yīng)，最后得到高純 SiC 粉體。這種方法原料便宜，合成質(zhì)量穩(wěn)定， 合成效率高。目前各家襯底廠商基本自產(chǎn)高純 SiC 粉末。

2.1.2 晶錠生長(zhǎng):目前行業(yè)內(nèi)以 PVT 法為主，整體良率較低

90%襯底企業(yè)選擇 PVT 法。碳化硅單晶主要有物理氣相傳輸法(PVT)、高溫化學(xué) 氣相沉積(HTCVD)法和液相外延法(LPE)法，目前 PVT 法由于設(shè)備易于制造、長(zhǎng)晶過 程更好控制以及成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是業(yè)內(nèi)最成熟的工藝。其原理是通過將處于

2000°C以上的 SiC 原料升華分解成氣相物質(zhì)，這些氣相物質(zhì)輸運(yùn)到溫度較低的籽晶 處，結(jié)晶生成 SiC 單晶。業(yè)內(nèi) 90%的企業(yè)都使用 PVT 法。

HTCVD 法的原理是將 Si 源和 C 源氣體在 2100°C左右的高溫環(huán)境下發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)生成 SiC，這種長(zhǎng)晶法可實(shí)現(xiàn)晶體長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)生長(zhǎng)，但設(shè)備成本高，且生長(zhǎng)速度 也很慢。業(yè)內(nèi)使用 HTCVD 法的有 Norstel 和日本電裝。

LPE 法通過在高溫純硅溶液中將碳溶解其中，從過飽和液中析出碳化硅晶體。LPE 適用于制備高質(zhì)量大尺寸碳化硅襯底，但是生長(zhǎng)速度極其緩慢，材料要求也 高，應(yīng)用廠家有住友金屬。

PVT 法生長(zhǎng)速度慢、厚度低，且良率較低。根據(jù)劉得偉等人在《PVT 法生長(zhǎng) 6 英寸 4H-SiC 晶體的工藝研究》文中數(shù)據(jù)，在不同原料區(qū)溫度下，80 小時(shí)生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi) 晶錠厚度 8-15mm，并且由于粉源石墨化的影響，晶錠長(zhǎng)度限制在 50mm 左右。且 碳化硅晶體的生長(zhǎng)環(huán)境復(fù)雜、工藝控制難度大，整體良率較低，據(jù)天岳先進(jìn)招股書 中披露，公司晶棒環(huán)節(jié)整體良率在 50%。

2.1.3 切磨拋:SiC 晶錠硬度高、脆性大，加工困難

生長(zhǎng)完成的 SiC 晶錠在經(jīng)過初加工定型后，還需要經(jīng)過切磨拋環(huán)節(jié)制成碳化硅 拋光片。受加工技術(shù)的制約，目前高表面質(zhì)量碳化硅晶片的加工效率較低，據(jù)天岳 先進(jìn)招股書中披露，公司襯底環(huán)節(jié)整體良率在 75%。

國(guó)內(nèi)切割環(huán)節(jié)主要用固結(jié)磨料多線切割。由于碳化硅硬度高、脆性大、化學(xué)性 質(zhì)穩(wěn)定，無法使用傳統(tǒng)鋸切工具。國(guó)內(nèi)目前最多使用固結(jié)磨料多線切割法來加工， 將金剛石磨料固結(jié)在金屬絲上，隨鋸絲運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)磨粒的鋸切加工。目前國(guó)內(nèi)外正在 研究激光切割、冷分離和電火花切片等技術(shù)。

研磨主要是為了去除晶片切割后表面的缺陷，并達(dá)到預(yù)定厚度，同時(shí)將晶片的 翹曲、彎曲、總厚度變化、表面粗糙度降至最小。目前主要用單面減薄技術(shù)以及雙 面研磨，使用的磨料通常為碳化硼或金剛石。

拋光主要通過配比好的拋光液對(duì)研磨片進(jìn)行機(jī)械拋光和化學(xué)拋光(CMP)，用 來消除表面劃痕、降低表面粗糙度及消除加工應(yīng)力等，使研磨片表面達(dá)到納米級(jí)平 整度。最后通過檢測(cè)、清洗，將襯底交付給下游外延環(huán)節(jié)。

2.2 外延:可滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ骷碾娮璧?a target="_blank">參數(shù)要求

外延可滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ζ骷?shù)要求。外延是指在碳化硅襯底上生長(zhǎng)了一 層與襯底晶相同的單晶薄膜(外延層)的過程。為了滿足 SiC 器件在不同應(yīng)用領(lǐng)域 對(duì)電阻等參數(shù)的特定要求，必須在襯底上進(jìn)行滿足條件的外延后才可制作器件，因 此外延質(zhì)量的好壞將會(huì)影響 SiC 器件的性能。目前 SiC 襯底上常見外延有 SiC 同質(zhì)外 延和 GaN 異質(zhì)外延，前者用于功率器件，后者用于射頻器件。

目前主要使用 CVD 法進(jìn)行外延。目前碳化硅外延技術(shù)主要采用化學(xué)氣相沉積法 (CVD)，可以在較高生長(zhǎng)速率下獲得高質(zhì)量外延層。通常采用 H2 作為載氣，硅烷 (SiH4)和丙烷(C3H8)作為 Si 源與 C 源，在淀積室發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成 SiC 分子并沉積 在碳化硅襯底上。

國(guó)內(nèi)還欠缺高電壓器件所需的厚膜技術(shù)。外延層厚度及摻雜濃度是制作外延層 時(shí)最基本的兩個(gè)參數(shù)，兩者共同決定了器件的電壓檔級(jí)。電壓等級(jí)越高，厚度越 厚，摻雜濃度越低。通常來說每 1000V 電壓需要 10μm 的外延層，國(guó)內(nèi)外延技術(shù)可 滿足中低壓器件的需求，高壓器件需要的厚膜方面缺陷還較多。

目前外延片的制備環(huán)節(jié)受限于設(shè)備交付環(huán)節(jié)，無法快速放量。外延生長(zhǎng)設(shè)備目 前被意大利的 LPE 公司、德國(guó) AIXTRON 公司以及日本 Nuflare 和 TEL 公司所壟斷， 主流 SiC 高溫外延設(shè)備交付周期已拉長(zhǎng)至 1.5-2 年左右。國(guó)內(nèi)目前有晶盛機(jī)電，北方 華創(chuàng)等企業(yè)開始小批量生產(chǎn)碳化硅外延設(shè)備。

3.碳化硅下游使用情況

3.1 新能源車

新能源車領(lǐng)域?qū)?huì)為 SiC 功率器件帶來巨大增量。在新能源車上，碳化硅器件 主要使用在主驅(qū)逆變器、OBC(車載充電機(jī))、DC-DC 車載電源轉(zhuǎn)換器和大功率 DCDC 充電設(shè)備。隨著各大車企相繼推出 800V 電壓平臺(tái)，為滿足大電流、高電壓的 需求，電機(jī)控制器的主驅(qū)逆變器將不可避免的由硅基 IGBT 替換為 SiC-MOS，帶來巨 大增長(zhǎng)空間。

電機(jī)控制器中功率模塊占整車成本 8%。電機(jī)控制器在新能車成本中占比 20%，是除電池外占比最大的一個(gè)部件，負(fù)責(zé)把動(dòng)力電池輸出的高壓直流電轉(zhuǎn)換成 頻率和電流可變的三相交流電，給驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩，同時(shí)在 能量回收時(shí)把電機(jī)的三相交流電整流成直流電給動(dòng)力電池充電。而功率模塊占其成 本 41%，折合占整車成本 8%。

使用碳化硅器件能帶來好處:

1) 提升加速度。碳化硅器件的使用能讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)承受更大輸入功率， 且因其高熱性能，不怕電流過大導(dǎo)致的熱效應(yīng)和功率損耗。在車輛起步時(shí)，驅(qū) 動(dòng)電機(jī)能夠輸出更大扭矩，獲得更強(qiáng)的加速能力。

2) 增加續(xù)航里程。SiC 器件可以通過導(dǎo)通/開關(guān)兩個(gè)維度降低損耗，從而實(shí)現(xiàn)增加 電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的目的。結(jié)合英飛凌的研究數(shù)據(jù)，在 25°C結(jié)溫下，SiC-MOS 關(guān) 斷損耗大約是 Si-IGBT 的 20%;在 175°C的結(jié)溫下，SiC-MOS 關(guān)斷損耗僅為 Si- IGBT 的 10%。綜合來說，新能源車使用 SiC 器件能夠增加 5-10%續(xù)航里程。

3) 實(shí)現(xiàn)輕量化。得益于 SiC 的優(yōu)越性能，SiC 器件可在以下方面可達(dá)到縮小體積的 效果:1)封裝尺寸更小、2)減少濾波器和無源器件如變壓器、電容、電感等 的使用、3)減少散熱器體積、4)同樣續(xù)航范圍內(nèi)，可以減少電池容量。以羅 姆公司設(shè)計(jì)的 SiC 逆變器為例，使用全 SiC 模組后，主逆變器尺寸降低 43%，重 量降低 6kg。

4) 降低系統(tǒng)成本。目前 SiC 器件的價(jià)格是硅基器件的 4-6 倍，但采用 SiC 器件實(shí)現(xiàn) 了電池成本的大幅下降和續(xù)航里程的提升，綜合降低了整車成本。使用 SiC- MOS 的驅(qū)動(dòng)逆變器，器件帶來的成本增加約為 75~200 美元，然而從電池、無 源元器件、冷卻系統(tǒng)節(jié)省的成本在 525~850 美元，系統(tǒng)性成本顯著下降。相同 里程條件下，采用 SiC 逆變器單車可節(jié)省至少 200 美元。

3.2 光伏逆變器

碳化硅功率器件能提高光伏逆變器轉(zhuǎn)換效率，減少能量損耗。光伏發(fā)電方面， 目前基于硅基器件的傳統(tǒng)逆變器成本約占系統(tǒng) 10%左右，卻是系統(tǒng)能量損耗的主要 來源之一。使用 SiC-MOS 為基礎(chǔ)材料的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可從 96%提升至 99% 以上、能量損耗降低 50%以上、設(shè)備循環(huán)壽命提升 50 倍，從而能夠縮小系統(tǒng)體 積、增加功率密度、延長(zhǎng)器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本。高效、高功率密度、高可 靠和低成本是光伏逆變器的未來發(fā)展趨勢(shì)。在組串式和集中式光伏逆變器中，碳化 硅產(chǎn)品預(yù)計(jì)會(huì)逐漸替代硅基器件。目前國(guó)內(nèi)在光伏領(lǐng)域應(yīng)用碳化硅光伏逆變器的很 少，但在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有光伏逆變器公司開始應(yīng)用碳化硅光伏逆變器，比如西班 牙 Ingeteam 公司的 TLM 系列。

3.3 軌道交通

在軌道交通方面，軌道交通車輛中大量應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件，其牽引變流器、 輔助變流器、主輔一體變流器、電力電子變壓器、電源充電機(jī)都有使用碳化硅器件 的需求。其中，牽引變流器是機(jī)車大功率交流傳動(dòng)系統(tǒng)的核心裝備，將碳化硅器件 應(yīng)用于軌道交通牽引變流器，能極大發(fā)揮碳化硅器件高溫、高頻和低損耗特性，提 高牽引變流器裝置效率，符合軌道交通大容量、輕量化和節(jié)能型牽引變流裝置的應(yīng) 用需求，提升系統(tǒng)的整體效能。

3.4 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)方面，相比其他電力電子裝置，電力系統(tǒng)要求更高的電壓、更大的功 率容量和更高的可靠性，碳化硅器件突破了硅基功率半導(dǎo)體器件在大電壓、高功率 和高溫度方面的限制所導(dǎo)致的系統(tǒng)局限性，并具有高頻、高可靠性、高效率、低損 耗等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在固態(tài)變壓器、柔性交流輸電、柔性直流輸電、高壓直流輸電及配 電系統(tǒng)等應(yīng)用方面推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展和變革。

3.5 射頻領(lǐng)域

在射頻器件方面，以碳化硅為襯底的氮化鎵射頻器件同時(shí)具備了碳化硅的高導(dǎo) 熱性能和氮化鎵在高頻段下大功率射頻輸出的優(yōu)勢(shì)，突破了砷化鎵和硅基 LDMOS 器件的固有缺陷，能夠滿足 5G 通訊對(duì)高頻性能和高功率處理能力的要求，碳化硅 基氮化鎵射頻器件已逐步成為 5G 功率放大器尤其是宏基站功率放大器的主流技術(shù) 路線。

4.碳化硅襯底全球市場(chǎng)空間測(cè)算

碳化硅襯底是碳化硅器件制備必不可少、也是目前成本最高的一環(huán)，分析碳化 硅襯底的市場(chǎng)空間有著重要的意義。在這里，我們對(duì)全球碳化硅襯底 2021 年到 2025 年在新能源汽車、光伏領(lǐng)域的市場(chǎng)空間、襯底需求量進(jìn)行了測(cè)算，并以此為參 比預(yù)測(cè)出了碳化硅襯底的總市場(chǎng)空間及襯底需求量。

4.1 新能源汽車領(lǐng)域:25 年需求量或達(dá) 300 萬(wàn)片，市場(chǎng)空間超 100 億元

針對(duì)新能源車領(lǐng)域的碳化硅襯底市場(chǎng)預(yù)測(cè)，我們對(duì)關(guān)鍵參數(shù)做出以下假設(shè):

單片價(jià)格:目前 6 英寸碳化硅平均售價(jià)為 1000 美金，約 6400 元/片，由于未 來 6 英寸上的技術(shù)路線發(fā)展以及進(jìn)一步規(guī)模經(jīng)濟(jì)的形成，預(yù)期碳化硅價(jià)格總體呈現(xiàn) 降低趨勢(shì)，對(duì)于具體的價(jià)格趨勢(shì)，我們對(duì) 2021-2025 年襯底價(jià)格下降幅度進(jìn)行以下 三種假設(shè):1)10%降幅;2)15%降幅;3)20%降幅。

單車消耗襯底數(shù):考慮到未來價(jià)格下降后將逐步增加碳化硅在新能源車上的應(yīng) 用場(chǎng)景，以目前 Model 3 單車用 48 個(gè)碳化硅 MOSFET 芯片計(jì)算，單車用 6 英寸襯底 數(shù)約 0.16 片，之后逐漸增長(zhǎng)到 2025 年的 0.4 片。

滲透率:這里的滲透率定義為采用 SiC 器件為主體的新能源汽車銷量在全部新 能源汽車銷量中的占比。2021 年的滲透率為 14%，預(yù)期 2021-2025 的滲透率增速為 6%。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)及假設(shè)，在 10%/15%/20%三種價(jià)格降幅預(yù)期下，新能源車領(lǐng)域的 碳化硅襯底市場(chǎng)或?qū)⒎謩e達(dá)到 128/102/80 億元，相應(yīng)襯底需求量達(dá)到 304 萬(wàn)片。

4.2 光伏領(lǐng)域:25 年需求量或超 50 萬(wàn)片，市場(chǎng)空間達(dá) 20 億元

全球新增裝機(jī)量:碳化硅襯底在光伏行業(yè)中主要應(yīng)用于光伏逆變器，2020 年全 球裝機(jī)量為 137GW，2025 年預(yù)期可超過 400GW，按 400GW 作為參考。2021 年數(shù) 據(jù)參考陽(yáng)光電源年報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)換算，約為 156GW。假設(shè)在這段區(qū)間內(nèi)光伏裝機(jī)量加 速增長(zhǎng)。

IGBT 成本占比:根據(jù)天科合達(dá)招股說明書披露的數(shù)據(jù)，硅基 IGBT 的成本占比 約為光伏逆變器總成本的 10%，假設(shè)硅基 IGBT 的成本比例在未來幾年內(nèi)占比維持不 變。

逆變器價(jià)格:2021 年陽(yáng)光電源光伏逆變器材料基本均為硅基材料，銷量為 47GW,相關(guān)業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入為 90.5 億元，故硅基光伏逆變器價(jià)格約為 0.19 元/W。根 據(jù)陽(yáng)光電源 2017-2021 年的逆變器價(jià)格變化數(shù)據(jù)，平均每年價(jià)格約下降 0.02 元/W。故預(yù)期在未來價(jià)格會(huì)逐漸降低，假設(shè)按照 0.02 元/W 每年的速度下降到 0.13 元/W。

碳化硅/硅價(jià)格比:目前碳化硅器件和硅基器件的價(jià)格比約為 4，而在未來預(yù)期 成本替代比會(huì)降低，下降比例應(yīng)該與價(jià)格變化幅度正相關(guān)，故假設(shè)成本替代比例每 年遞減。

襯底成本比例:目前襯底占比為 46%，預(yù)期占比比例每年按照 3%的速度遞 減。

滲透率:這里的滲透率指的是碳化硅光伏逆變器在總逆變器中的占比。參考 CASA 數(shù)據(jù)，2021 年滲透率為 10%，預(yù)期每年滲透率按照 10%的速度增長(zhǎng)。到 2025 年達(dá)到 50%。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)及假設(shè)，得到如下圖所示的測(cè)算表:市場(chǎng)空間的年復(fù)合增長(zhǎng)率為 39%、需求量的年復(fù)合增長(zhǎng)率為 58%。到 2025 年市場(chǎng)空間達(dá)到 20 億元，襯底需求 量超過 50 萬(wàn)片。

4.3 總市場(chǎng)測(cè)算

根據(jù) Wolfspeed 投資者報(bào)告中的數(shù)據(jù)，2021 年新能源汽車+光伏在碳化硅總市 場(chǎng)里占比為 77%，2027 年預(yù)期達(dá)到 86%。故本部分測(cè)算中 2021 年占比為 77%，按 照市場(chǎng)占比每年 2%的速度增長(zhǎng)，預(yù)期 2025 年達(dá)到 85%。根據(jù)以上數(shù)據(jù)反推出總體 數(shù)據(jù)，可以得到從 2021 年到 2025 年全球碳化硅襯底總市場(chǎng)規(guī)模將從 19 億元增長(zhǎng) 至 143 億元，需求量將從 30 萬(wàn)片增長(zhǎng)至 420 萬(wàn)片。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請(qǐng)參閱報(bào)告原文。）

審核編輯：湯梓紅。