新材料、新機遇、新趨勢

作為第三代半導體材料的代表，相較于硅，碳化硅具有禁帶寬度更大（是硅的3倍）、熱導率更高（是硅的 4-5 倍）、擊穿電壓更大（是硅的 8- 10 倍)等優勢。

圖表 52：碳化硅性能優勢

碳化硅功率器件主要包括碳化硅二極管（主要是肖特基勢壘二極管 SBD 等）、碳化硅晶體管（主要是碳化硅 BJT、MOSFET 等）以及碳化硅功率模塊等。碳化硅功率器件具有耐高壓、大電流、耐高溫、高頻、高功率和低損耗等眾多優點，廣泛應用于電動汽車及充電樁、光伏、電網、軌道交通和儲能等領域。

據 Yole 數據，碳化硅功率器件 2021 年全球市場規模 10.9 億美金。預計到 2027年將達到 62.97 億美金，2021-2027 CAGR 達 34%。發展勢頭強勁，未來市場空間可觀。

圖表 54：碳化硅功率半導體器件市場規模預測 2021-2027E

全球各國對碳化硅投資熱度不減，目前碳化硅器件市場龍頭依然以海外企業為主，國內90%需求依賴進口。我國碳化硅產業鏈布局相對完整，部分頭部企業技術實力不可小覷，在半絕緣襯底、外延片、射頻器件和碳化硅器件均已量產并批量供貨。

碳化硅性能優于 IGBT，兩者在多個領域或存在應用重疊。從成本變化和晶圓尺寸發展趨勢分析：

碳化硅與 IGBT 成本比較。目前碳化硅功率器件由于技術和工藝尚不成熟、襯底良率低以及尚未規模化應用等因素，導致當前碳化硅成本居高不下。同等規格、滿足同個終端應用需求的碳化硅 MOSFET 的價格是 IGBT 的 2.5-3 倍。而硅基 IGBT 技術成熟，規模化效應已經顯現，成本下探空間有限。隨著上述對碳化硅成本不利因素日漸改善，其價格有望逐年下調。對于長續航電動汽車，當前碳化硅功率器件的應用帶來的其他周邊零部件的降本，或將進一步縮小、或打平與選用IGBT帶來的價格差。

圖表 56：碳化硅功率半導體器件成本變化趨勢

碳化硅晶圓制造。目前已量產碳化硅襯底多是基于 2 英寸、4 英寸和 6 英寸晶圓制造，其中 6 英寸逐漸將成為主流。據 NE 時代數據，安森美 8 英寸襯底于 2021 年已經投產。未來，隨著 8 英寸晶圓的襯底逐步量產，單片晶圓產量提升，相比 4 英寸和 6 英寸晶圓，理論上碳化硅器件價格或將會有所下調。

當前碳化硅 MOSFET 主要應用于一些中高端場景，這些應用往往追求更高的性能表現。如售價 30 萬以上的中高端智能電動汽車，其對續航、瞬間加速以及充電時間有著更高要求，通常其主逆變器中會采用碳化硅方案。短時間內，IGBT 或依然是市場主流。長期來看，碳化硅 MOSFET 和 IGBT 市場需求或達到一個相對平衡，兩者將共存以供不同應用場景所使用。

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