随着电动汽车和新能源需求的持续攀升，碳化硅的市场需求十分强劲。当前国内碳化硅产业正从产业化阶段向商业化阶段高速迈进。
据TrendForce数据显示，2023年碳化硅功率元件的市场规模达到22.8亿美元，预计到2026年，该市场规模有望达到53.3亿美元，其主要应用领域将是电动汽车和可再生能源等。
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碳化硅行业概览
当前硅基器件的性能已近乎触及材料的物理极限，与此同时对半导体材料也提出了更高的要求。
在此背景下，以碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体材料崭露头角。
第三代半导体材料的禁带更宽，具有高击穿电场、高电子饱和速率及出色的抗辐射能力。
碳化硅器件的制造流程包括多个关键环节：衬底生产需要将碳化硅粉末经过一系列工艺如熔融、拉晶、切片和打磨，最终制成衬底；在外延炉中，衬底上会外延生长一层碳化硅，从而得到外延片；再经过包括光刻、蚀刻在内的多道工序，外延片被加工成芯片，并最终封装为器件产品。
碳化硅器可以根据下游产业的需求，进一步由模块厂家进行封装，制作成模块。
此外，在制作导电型碳化硅功率器件时，需要在导电型衬底上培育碳化硅外延层，加工成MOSFET、IGBT等类型的器件。
碳化硅性能出色，在新能源汽车、充电桩、光伏和风电等电力电子领域广泛应用。
在新能源汽车领域，碳化硅功率器件主要应用于电机控制器、车载充电机（OBC）和DC-DC车载电源转换器。在800V高压平台上，碳化硅MOSFET的优势更为明显。
碳化硅也是光伏发电的核心器件，在光伏逆变器这一关键组件中发挥着重要作用；在智能电网建设中，碳化硅基能在高压、高温、高频等恶劣环境下稳定工作，是硅基器件的理想替代品。
碳化硅产业链
碳化硅产业链上下游环节有原材料、衬底材料、外延材料以及器件和模块等多个环节。
产业链上游环节主要原材料包括硅烷、氮化硼等，经过精细加工后转化为碳化硅衬底材料。随后衬底材料进一步被加工成外延材料，最终制成的碳化硅器件和模块。
衬底和外延在碳化硅器件成本中分别占据45%和25%的比重。此外，衬底的良率和生产效率是限制碳化硅规模化应用和产能提升的关键因素。
在中上游领域，碳化硅相关器件已成为800V系统的标配。目前衬底和外延正处于从依赖进口到国产全面替代的过渡阶段。
随着国内良率和工艺的改进，碳化硅器件的成本有望逐渐降低，并推动800V系统的大规模量产。
碳化硅器件环节流程相对较长，集合了芯片设计、制造和封测等多个环节。碳化硅材料器件制备过程与硅材料有所不同，还需要采用高温工艺，包括高温离子注入、高温氧化以及高温退火等步骤。
碳化硅产业链全景图：
碳化硅竞争格局和龙头梳理
从碳化硅全球的竞争格局来看，海外行业巨头起步较早，欧美日等企业在产业链各环节均占据主导地位。
根据TrendForce的数据，全球前五大厂商的市场份额高达90%，意法半导体占据最大市场份额，紧随其后的是英飞凌、Wolfspeed、安森美和罗姆，其他厂商仅占据不到10%的市场份额。
在SiC器件中，衬底环节具有极高的价值。长期以来，大部分市场份额不能被海外巨头所占据。
近年来国内相关产业链企业正在加速跟进。据不完全统计，2023年上半年，已有超过25家与SiC相关的企业完成了新一轮融资，总规模超过85亿元。
我国天岳先进和天科合达等公司是SiC衬底生产的主要企业。天岳先进和天科合达是国内导电型碳化硅衬底材料市场的领先厂商。
在外延环节，Wolfspeed和昭和电工分别占据了全球碳化硅导电型外延片市场的53%和42%的份额，形成了双寡头垄断的格局。
国内的SiC外延厂商数量较少，主要包括天域半导体、瀚天天成等企业。
目前国内已有多家企业如三安光电、士兰微等在碳化硅器件制造环节进行布局，引领产业国产化替代。
结语
整体而言，国内碳化硅产业的生态链完整，汇聚了众多在MOSFET、IGBT等方面布局的功率器件厂商。根据Yole发布的《2023年功率碳化硅报告》，我国企业在该领域的市场份额正在稳步上升，并预计在接下来的几年内实现产能的增长，行业发展空间广阔。
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