作为第三代半导体的主要代表之一，碳化硅具有耐高压、耐高温，热导率高、导通电阻低，开关速度快等优点。与硅相比，碳化硅拥有更为优越的电气特性。因碳化硅性能更全面，而被广泛应用。可生产碳化硅防弹陶瓷、机械密封件、轴承轴套等，经过碳-碳复合，材料性能增强后可用于航空航天、军工核能等行业，是智能电网、新能源汽车、5G应用等新兴产业的重要半导体材料。
碳化硅发展背景
碳化硅被正式引爆获得广泛关注的是2018年，马斯克首次宣布在特斯拉Model3的主驱逆变器里使用SiC-MOSFET以替代传统的Si-IGBT，奠定了碳化硅“上车”的里程碑。此后，比亚迪、小鹏、吉利纷纷效仿，开始布局碳化硅器件。
2023年下半年，以小鹏G6、智界S7、问界M9为代表的800V高压平台车型纷纷发售，SiC上车速度明显加快。从400V到800V的背后是整个体系的迭代，包括电机、电源转换器、电池、车载充电器、高压加热器、线束、插头、电压转换器、空调等全部得符合新的电压标准，其中又以SiC功率器件的规模化应用最为关键。
新能源汽车贡献主要市场。碳化硅功率器件可应用于汽车、能源、交通、工业等多个领域，其中汽车占据主导地位，市场规模占比超过七成。
根据Yole的数据，2021年碳化硅功率器件市场规模为11亿美元，2027年有望达到63亿美元，21-27年CAGR高达34%。其中，车用SiC功率器件市场规模有望达到50亿美元，2021-2027年CAGR达39%；其中，逆变器为主要应用领域，2027年全球市场规模将达46亿美元，OBC和DC/DC分别为3.4亿美元和0.6亿美元。
SiC产业链分析
当前第三代半导体主要以碳化硅作为衬底材料，根据电阻率又可分为导电型和半绝缘型。其中，通过在导电型衬底上生长同质碳化硅外延可制成功率器件，主要应用于新能源汽车、光伏发电等领域，在半绝缘型衬底生长异质氮化镓外延可制成射频器件，主要应用于通信、雷达等领域。
碳化硅产业链 资料来源：平安证券
碳化硅器件价值量存在倒挂，其成本主要集中在衬底和外延，根据CASA数据，两者占成本比例合计70%。其中，衬底制造技术壁垒最高，成本占比高达47%，是最核心环节。
碳化硅器件制造工艺流程及碳化硅器件、硅器件成本结构对比 资料来源：平安证券
8英寸衬底为未来SiC行业重点发展趋势。由于SiC衬底制备难度大且良率较低，造成SiC器件成本明显高于Si产品，随着衬底尺寸增大，可集成的芯片单位总数就越大，根据Wolfspeed数据，8英寸SiC衬底相较于6英寸可制备32mm2芯片的总数将提升89%，边缘浪费将由14%降低至7%。同时，根据GTAT公司预测，相较于6英寸平台，8英寸衬底的引入将使SiC器件成本降低20%-35%。展望未来，随着8英寸SiC生产工艺优化改良以及生产设备配套更新，叠加相关产能的不断提升，未来SiC衬底价格将逐步下探。
国内及国外碳化硅产业链公司
碳化硅相关公司分析
相关公司——北方华创、晶升股份
根据东吴证券，结合碳化硅单晶炉年产量、价格等数据进行测算，23-26年国内碳化硅单晶炉市场总空间约88亿元，设备需求预计将于未来四年内陆续释放。
国内碳化硅晶体生长设备主流厂商包括北方华创、连科半导体等，北方华创主要供应天岳先进等多家碳化硅衬底厂商，占国内碳化硅厂商采购份额的比重约50%以上；连科半导体主要面向天岳先进、超星芯、晶越等多家客户，市占率约27.47%-29.01%。
国内碳化硅单晶炉厂商竞争格局资料来源：东吴证券
相关公司——天岳先进
天岳先进成立于2010年，是国内领先的碳化硅衬底生产商。公司通过自主研发，掌握了设备设计、温场设计、粉料合成、晶体生长和衬底加工等核心技术。公司主要生产半绝缘型和导电型碳化硅衬底，广泛应用于微波电子、电力电子、新能源汽车和轨道交通等领域。
●技术上，逐步向大尺寸演进，奋力追赶海外龙头企业，核心技术涵盖碳化硅衬底制备全过程，在8英寸液相法技术突破上领先国内同行。
●产品上，不断加码技术创新与设备升级，制备高质量高良率产品，对标国际领先水平。
●产能上，济南工厂优化调整产能结构以满足市场需求。
●客户端，公司与英 飞凌、博世等海外知名大厂签署长期供应协议，稳定的客户资源铸 就了公司强劲的市场竞争力。
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