碳化硅是一種半導(dǎo)體,在自然界中以極其罕見(jiàn)的礦物莫桑石的形式存在。碳化硅作為第三代化合物半導(dǎo)體,因其高禁帶寬度、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率而被認(rèn)為是最適合用于高性能計(jì)算、新能源領(lǐng)域的理想材料。
一、碳化硅定義
碳化硅依據(jù)晶體結(jié)構(gòu)(α/β型)、純度(工業(yè)級(jí)/電子級(jí))、應(yīng)用形態(tài)(單晶/多晶/纖維等)形成多維分類(lèi)體系。β-SiC單晶憑借寬禁帶、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)特性成為新型功率半導(dǎo)體襯底主流;多晶形態(tài)則在極端環(huán)境結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域不可替代;電子級(jí)高純材料(微管密度<0.5/cm²)和纖維增強(qiáng)陶瓷構(gòu)成高端應(yīng)用的技術(shù)壁壘。當(dāng)前產(chǎn)業(yè)迭代的關(guān)鍵在于6英寸向8英寸單晶襯底的量產(chǎn)突破與成本控制能力的競(jìng)爭(zhēng),驅(qū)動(dòng)第三代半導(dǎo)體應(yīng)用從新能源車(chē)、光伏逆變器向工業(yè)電機(jī)、數(shù)據(jù)中心電源擴(kuò)展。
二、碳化硅行業(yè)發(fā)展政策
近年來(lái),中國(guó)碳化硅器件行業(yè)受到各級(jí)政府的高度重視和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的重點(diǎn)支持。國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)政策,鼓勵(lì)碳化硅器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新,《制造業(yè)可靠性提升實(shí)施意見(jiàn)》《關(guān)于推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》等產(chǎn)業(yè)政策為碳化硅器件行業(yè)的發(fā)展提供了明確、廣闊的市場(chǎng)前景,為企業(yè)提供了良好的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)環(huán)境。
三、碳化硅行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.碳化硅功率器件
(1)市場(chǎng)規(guī)模
功率半導(dǎo)體器件是電力電子產(chǎn)品中用作開(kāi)關(guān)或整流器的半導(dǎo)體器件,功率半導(dǎo)體器件主要包括功率二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等。從2020年到2024年,碳化硅功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)顯著增長(zhǎng)。2024年全球碳化硅功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到26億美元,較上年增長(zhǎng)8.33%。2025年全球碳化硅功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到29億美元。
(2)滲透率
功率半導(dǎo)體可分為兩大類(lèi),即傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體與寬禁帶半導(dǎo)體,前者包括由硅等元素構(gòu)成的半導(dǎo)體,而后者則包括碳化硅及氮化鎵等化合物。碳化硅功率半導(dǎo)體憑借優(yōu)異的擊穿電壓、熱導(dǎo)率、電子飽和速率及抗輻射能力等特性脫穎而出。碳化硅功率半導(dǎo)體器件已在多個(gè)行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用, 2024年碳化硅在全球功率半導(dǎo)體中的滲透率達(dá)4.9%。2025年碳化硅功率半導(dǎo)體滲透率將達(dá)到5.2%。
2.碳化硅射頻器件
射頻半導(dǎo)體器件在無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,主要負(fù)責(zé)信號(hào)的轉(zhuǎn)換和處理,是無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備不可或缺的基礎(chǔ)組件,主要包括功率放大器、濾波器、開(kāi)關(guān)、低噪聲放大器和雙工器等。2024年全球半絕緣型碳化硅基射頻半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)10.9億美元,較上年增長(zhǎng)7.92%。2025年全球半絕緣型碳化硅基射頻半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到12億美元。
3.碳化硅襯底
碳化硅襯底是指以碳化硅粉末為主要原材料,經(jīng)過(guò)晶體生長(zhǎng)、晶錠加工、切割、研磨、拋光、清洗等制造過(guò)程后形成的單片材料,是用于制作寬禁帶半導(dǎo)體及其他碳化硅基器件的基礎(chǔ)材料。2024年全球碳化硅襯底市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到92億元,較上年增長(zhǎng)24.32%。2025年全球碳化硅襯底市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到123億元。
4.碳化硅功率半導(dǎo)體
全球碳化硅功率半導(dǎo)體器件銷(xiāo)售額由2020年的6億美元增至2024年的26億美元,年復(fù)合增速為45.4%。2025年全球碳化硅功率半導(dǎo)體銷(xiāo)售額將超過(guò)30億美元。
5.企業(yè)潛力排行榜
碳化硅具有高硬度、高熱導(dǎo)率、高化學(xué)穩(wěn)定性等特性,可用于磨料、耐火材料、化工、電子、汽車(chē)等多個(gè)領(lǐng)域,隨著新能源、5G、航空航天等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及全球能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn),對(duì)碳化硅的市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng),在政策支持和資本推動(dòng)下,碳化硅企業(yè)蓬勃興起。
四、碳化硅行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)
1.三安光電
三安光電股份有限公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)是化合物半導(dǎo)體材料與器件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。三安光電的主要產(chǎn)品是LED外延芯片、集成電路產(chǎn)品、LED應(yīng)用產(chǎn)品、材料、廢料銷(xiāo)售、租金、物業(yè)、服務(wù)收入。三安光電通過(guò)全產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合布局碳化硅領(lǐng)域,覆蓋襯底、外延、芯片制造到封裝環(huán)節(jié)。
2025年第一季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入43.12億元,同比增長(zhǎng)21.23%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)2.12億元,同比增長(zhǎng)78.15%。2024年主營(yíng)產(chǎn)品包括LED外延芯片營(yíng)收占整體的37.48%,材料、廢料銷(xiāo)售營(yíng)收占整體的27.79%,集成電路產(chǎn)品營(yíng)收占整體的17.74%。
2.華潤(rùn)微
華潤(rùn)微電子有限公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)是功率半導(dǎo)體、智能傳感器與智能控制等領(lǐng)域,為客戶(hù)提供豐富的半導(dǎo)體產(chǎn)品與系統(tǒng)解決方案。華潤(rùn)微的主要產(chǎn)品是MOSFET、IGBT、功率二極管、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專(zhuān)用IC、功率IC、光電耦合及傳感、SiC、GaN。
2025年第一季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入23.55億元,同比增長(zhǎng)11.29%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)0.83億元,同比增長(zhǎng)151.52%。
3.天岳先進(jìn)
山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)是碳化硅半導(dǎo)體材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。天岳先進(jìn)的主要產(chǎn)品是碳化硅半導(dǎo)體材料。
2025年第一季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入4.08億元,同比下降4.23%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)0.09億元,同比下降80.43%。
4.斯達(dá)半導(dǎo)體
斯達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)是以IGBT和SiC為主的功率半導(dǎo)體芯片和模塊的設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售。斯達(dá)半導(dǎo)體的主要產(chǎn)品是IGBT模塊。
2025年第一季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入9.19億元,同比增長(zhǎng)14.16%;實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)1.04億元,同比下降36.2%。
5.天域半導(dǎo)體
廣東天域半導(dǎo)體股份有限公司成立于2009年,是我國(guó)首家專(zhuān)業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅(SiC)外延片研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)。天域半導(dǎo)體引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)的SiC-CVD設(shè)備及檢測(cè)系統(tǒng),技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,產(chǎn)品終端覆蓋新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域。
五、碳化硅行業(yè)發(fā)展前景
1.材料技術(shù)突破加速?lài)?guó)產(chǎn)替代
碳化硅襯底大尺寸化與性能優(yōu)化成為產(chǎn)業(yè)升級(jí)關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)企業(yè)如天岳先進(jìn)已實(shí)現(xiàn)12英寸p型碳化硅襯底自主量產(chǎn),顯著提升高壓器件耐壓性,支撐特高壓輸電及新能源裝備國(guó)產(chǎn)化;同時(shí),華為等企業(yè)突破高電壓、低導(dǎo)阻芯片設(shè)計(jì),碳化硅MOSFET模塊開(kāi)關(guān)損耗降低70%,躋身國(guó)際第一梯隊(duì)。技術(shù)突破直接推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈從“尺寸升級(jí)”向“綜合性能優(yōu)化”躍遷,為車(chē)規(guī)級(jí)、電網(wǎng)級(jí)高端應(yīng)用提供核心材料保障。
2.全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻克應(yīng)用瓶頸
“襯底-器件-系統(tǒng)”垂直整合破解“卡脖子”難題。上游襯底環(huán)節(jié)憑借成本優(yōu)勢(shì)(國(guó)產(chǎn)襯底價(jià)格較國(guó)際低150美元/片)反向滲透國(guó)際供應(yīng)鏈,天岳先進(jìn)50%產(chǎn)能出口歐美;中游制造通過(guò)IDM模式(如三安光電垂直整合產(chǎn)線(xiàn))縮短研發(fā)周期,8英寸量產(chǎn)推動(dòng)單位成本下降40%;下游聯(lián)合車(chē)企定制開(kāi)發(fā),比亞迪自研襯底比例達(dá)80%-90%,實(shí)現(xiàn)車(chē)規(guī)級(jí)模塊自主可控。協(xié)同機(jī)制顯著提升產(chǎn)業(yè)鏈韌性與技術(shù)轉(zhuǎn)化效率。
3.新興應(yīng)用場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)需求擴(kuò)容
新能源汽車(chē)與智能電網(wǎng)構(gòu)建雙增長(zhǎng)引擎。新能源汽車(chē)領(lǐng)域,800V平臺(tái)普及推動(dòng)單車(chē)碳化硅用量激增(主驅(qū)逆變器需36-48顆芯片),比亞迪全系插混車(chē)型已全面采用;電網(wǎng)領(lǐng)域,首座35千伏碳化硅柔性變電站投運(yùn),解決分布式能源并網(wǎng)效率瓶頸,未來(lái)特高壓輸電對(duì)萬(wàn)伏千安級(jí)器件的需求將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。雙場(chǎng)景疊加釋放千億級(jí)市場(chǎng)空間,倒逼企業(yè)提升“技術(shù)-場(chǎng)景”適配能力。