《2023碳化硅（SiC）產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書》于2023年12月13日正式發(fā)布，整體上看，預(yù)計2023年SiC功率半導(dǎo)體市場將同比增長37%，達(dá)到21.12億美元；預(yù)計2028年將增長到80.09億美元（約合人民幣560億元）。

結(jié)合全球功率半導(dǎo)體市場數(shù)據(jù)推算，2022年SiC功率半導(dǎo)體的滲透率為4.85%，2023年滲透率為6.53%，2028年預(yù)計將達(dá)到18.58%左右。可以預(yù)見的是，隨著SiC產(chǎn)業(yè)不斷完善，它將全面瓦解硅基半導(dǎo)體在大功率應(yīng)用中的長期統(tǒng)治。

關(guān)于SiC需求預(yù)測，2023年SiC功率器件在EV市場的規(guī)模預(yù)計達(dá)14.24億美金，增速49%，占比67%；2028年將達(dá)到64.21億美元（合計約455億人民幣）。

光儲充市場2023年預(yù)計2.62億美金，占比12.38%，增速18%；預(yù)計2028年達(dá)到6.49億美金。

全球碳化硅車型數(shù)量方面，2023年公開的國產(chǎn)SiC車型合計142款；SiC乘用車：76款；SiC跑車和概念車：22款；SiC商用車：超過35款。

SiC項目方面，2023年國內(nèi)公開宣傳的SiC項目數(shù)量121個，總投資超過1600億元。從襯底、外延、芯片、封裝到耗材和設(shè)備，每個環(huán)節(jié)的項目投資金額都創(chuàng)新高。其中SiC芯片項目總投資高達(dá)796億元，增長100%。


碳化硅分類及應(yīng)用下游

當(dāng)前第三代半導(dǎo)體主要以碳化硅作為襯底材料，根據(jù)電阻率又可分為導(dǎo)電型和半絕緣型。其中，通過在導(dǎo)電型 襯底上生長同質(zhì)碳化硅外延可制成功率器件，主要應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電等領(lǐng)域，在半絕緣型襯底生長 異質(zhì)氮化鎵外延可制成射頻器件，主要應(yīng)用于通信、雷達(dá)等領(lǐng)域。


SiC襯底為核心價值環(huán)節(jié)，成本占比高達(dá)47%

碳化硅襯底技術(shù)壁壘高，為價值鏈條核心環(huán)節(jié)。碳化硅器件的生產(chǎn)流程與硅基器件基本一致，包括襯底制備、外延 生長、晶圓制造以及封裝測試等環(huán)節(jié)，但碳化硅器件價值量存在倒掛，其成本主要集中在襯底和外延，根據(jù)CASA數(shù) 據(jù)，兩者占成本比例合計70%。其中，襯底制造技術(shù)壁壘最高，成本占比高達(dá)47%，是最核心環(huán)節(jié)。


車用SiC功率器件主導(dǎo)市場，市場占比逐年提升

電動汽車為SiC功率器件核心應(yīng)用下游，市場占比逐年提升。由于SiC功率器件在能源轉(zhuǎn)換效率方面具有明顯優(yōu)勢，因 此廣泛應(yīng)用于電動汽車、光伏新能源、軌道交通和智慧電網(wǎng)等領(lǐng)域。其中，汽車應(yīng)用為SiC功率器件最核心應(yīng)用下 游，且市場占比呈現(xiàn)逐年增加態(tài)勢，Yole預(yù)計2027年車用SiC功率器件占總市場比例將由2021年的63%增加至79%，其 次為工業(yè)和新能源領(lǐng)域，占比分別為9%和7%。

新能源汽車：新能源汽車為SiC功率器件實現(xiàn)增長的核心推手

Si C功率器件在車用領(lǐng)域主要涉及逆變器、OBC以及DC/DC。新能源車通過搭載SiC功率器件，將帶來逆變器效率提升、系統(tǒng)尺寸小型化、綜合成本降 低以及行駛里程增加等好處，將取代Si器件成為未來新能源車升級功率器件的主要趨勢。盡管當(dāng)前SiC-MOS成本約為Si-IGBT的3倍，但是根據(jù)英飛凌 測算，SiC-MOS可以減少6-10%電力損耗，電池成本節(jié)省將超過SiC器件增加的成本，最高可以節(jié)省6%的綜合系統(tǒng)成本。同時，SiC優(yōu)勢在800V平臺中 將進一步放大，以小鵬G9為例，其800V高壓SiC平臺相較400V平臺續(xù)航提升5%，可實現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航超過200Km。

2027年全球車用SiC功率器件市場規(guī)模有望達(dá)50億美元。考慮到未來新能源汽車存在續(xù)航里程以及充電效率提升的需求，SiC功率器件滲透率將進一 步提升，市場規(guī)模也有望從2021年的7億美元增加至2027年的50億美元，2021-2027年年復(fù)合增長率達(dá)39%，其中，逆變器為主要應(yīng)用領(lǐng)域，2027年 全球市場規(guī)模將達(dá)46億美元，OBC和DC/DC分別為3.4億美元和0.6億美元。


國產(chǎn)外延片產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

根據(jù)TrendForce集邦咨詢分析，中國碳化硅外延片產(chǎn)業(yè)自2022年進入快速成長期，2023年整體市場規(guī)模已達(dá)到約2.25億美元，至2026年有望上升至14.82億美元。

作為制造碳化硅外延片的關(guān)鍵要素，外延設(shè)備的重要性不言而喻，ASM、Veeco等來自傳統(tǒng)硅及化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的國際設(shè)備大廠亦作出相應(yīng)的并購動作切入碳化硅外延領(lǐng)域，這表明了對市場前景之看好。

在下游需求刺激下，中國碳化硅外延片生產(chǎn)商均擲出了數(shù)倍的擴產(chǎn)計劃，同時新進入者不斷，這帶來了旺盛的設(shè)備安裝需求。根據(jù)TrendForce集邦咨詢分析，2023年中國碳化硅外延設(shè)備市場規(guī)模約1.81億美元，預(yù)計到2028年將攀升至4.24億美元。

在產(chǎn)業(yè)早期，中國碳化硅外延片生產(chǎn)商高度依賴于海外設(shè)備，而隨著擴產(chǎn)潮引發(fā)的設(shè)備產(chǎn)能緊缺情況出現(xiàn)，以及國產(chǎn)替代共識深入人心，本土廠商迎來了發(fā)展良機。時至今日，中國已有多家廠商實現(xiàn)了碳化硅外延設(shè)備的規(guī)模出貨，包括北方華創(chuàng)、晶盛機電等。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢統(tǒng)計，按累計訂單量來看，截至2023年底，中國碳化硅外延設(shè)備市場主要由五家廠商占據(jù)，依序為北方華創(chuàng)(NAURA)、晶盛機電(JSG)、LPE(An ASM company)、納設(shè)智能(Naso Tech)以及中國電科第四十八研究所（CETC-48），合計占據(jù)超85%市場份額，其中北方華創(chuàng)、晶盛機電、納設(shè)智能處于本土領(lǐng)先地位。

中國碳化硅外延片生產(chǎn)商在其全球市場地位迅速提升的同時，亦為本土制造的外延設(shè)備、檢測設(shè)備及襯底材料提供了發(fā)展機會，共同推動著中國碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。不過，純粹的碳化硅外延片供應(yīng)商仍然面臨著風(fēng)險，上下游廠商業(yè)務(wù)觸手延伸的陰影始終籠罩在他們心頭，因此這些廠商必須同時保持體量和產(chǎn)品技術(shù)上的優(yōu)勢，才能延續(xù)市場地位。對于外延設(shè)備商而言，隨著產(chǎn)業(yè)進入大規(guī)模量產(chǎn)及8英寸時代，彼此之間的技術(shù)差異將被迅速放大，市場格局亦存變數(shù)。