碳化硅是一種半導(dǎo)體,在自然界中以極其罕見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)率而被認為是最適合用于高性能計算、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/電子級)、應(yīng)用形態(tài)(單晶/多晶/纖維等)形成多維分類體系。β-SiC單晶憑借寬禁帶、高擊穿場強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;電子級高純材料(微管密度<0.5/cm²)和纖維增強陶瓷構(gòu)成高端應(yīng)用的技術(shù)壁壘。當前產(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爭,驅(qū)動第三代半導(dǎo)體應(yīng)用從新能源車、光伏逆變器向工業(yè)電機、數(shù)據(jù)中心電源擴展。
二、碳化硅行業(yè)發(fā)展政策
近年來,中國碳化硅器件行業(yè)受到各級政府的高度重視和國家產(chǎn)業(yè)政策的重點支持。國家陸續(xù)出臺了多項政策,鼓勵碳化硅器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新,《制造業(yè)可靠性提升實施意見》《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》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、廣闊的市場前景,為企業(yè)提供了良好的生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境。
三、碳化硅行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.碳化硅功率器件
(1)市場規(guī)模
功率半導(dǎo)體器件是電力電子產(chǎn)品中用作開關(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)體器件市場顯著增長。2024年全球碳化硅功率半導(dǎo)體器件市場規(guī)模達到26億美元,較上年增長8.33%。2025年全球碳化硅功率半導(dǎo)體器件市場規(guī)模將達到29億美元。
(2)滲透率
功率半導(dǎo)體可分為兩大類,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4.9%。2025年碳化硅功率半導(dǎo)體滲透率將達到5.2%。
2.碳化硅射頻器件
射頻半導(dǎo)體器件在無線通訊領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,主要負責(zé)信號的轉(zhuǎn)換和處理,是無線通信設(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)體器件市場規(guī)模達10.9億美元,較上年增長7.92%。2025年全球半絕緣型碳化硅基射頻半導(dǎo)體器件市場規(guī)模將達到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)過晶體生長、晶錠加工、切割、研磨、拋光、清洗等制造過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規(guī)模達到92億元,較上年增長24.32%。2025年全球碳化硅襯底市場規(guī)模將達到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)體銷售額將超過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、汽車等多個領(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,對碳化硅的市場需求不斷增長,在政策支持和資本推動下,碳化硅企業(yè)蓬勃興起。
四、碳化硅行業(yè)重點企業(yè)
1.三安光電
三安光電股份有限公司的主營業(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、廢料銷售、租金、物業(yè)、服務(wù)收入。三安光電通過全產(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年第一季度實現(xiàn)營業(yè)收入43.12億元,同比增長21.23%;實現(xiàn)歸母凈利潤2.12億元,同比增長78.15%。2024年主營產(chǎn)品包括LED外延芯片營收占整體的37.48%,材料、廢料銷售營收占整體的27.79%,集成電路產(chǎn)品營收占整體的17.74%。
2.華潤微
華潤微電子有限公司的主營業(yè)務(wù)是功率半導(dǎo)體、智能傳感器與智能控制等領(lǐng)域,為客戶提供豐富的半導(dǎo)體產(chǎn)品與系統(tǒng)解決方案。華潤微的主要產(chǎn)品是MOSFET、IGBT、功率二極管、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專用IC、功率IC、光電耦合及傳感、SiC、GaN。
2025年第一季度實現(xiàn)營業(yè)收入23.55億元,同比增長11.29%;實現(xiàn)歸母凈利潤0.83億元,同比增長151.52%。
3.天岳先進
山東天岳先進科技股份有限公司的主營業(yè)務(wù)是碳化硅半導(dǎo)體材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。天岳先進的主要產(chǎn)品是碳化硅半導(dǎo)體材料。
2025年第一季度實現(xiàn)營業(yè)收入4.08億元,同比下降4.23%;實現(xiàn)歸母凈利潤0.09億元,同比下降80.43%。
4.斯達半導(dǎo)體
斯達半導(dǎo)體股份有限公司的主營業(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)計研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。斯達半導(dǎo)體的主要產(chǎn)品是IGBT模塊。
2025年第一季度實現(xiàn)營業(yè)收入9.19億元,同比增長14.16%;實現(xiàn)歸母凈利潤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,是我國首家專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅(SiC)外延片研發(fā)、生產(chǎn)與銷售的高新技術(shù)企業(yè)。天域半導(dǎo)體引進國際先進的SiC-CVD設(shè)備及檢測系統(tǒng),技術(shù)達到國際先進水平,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)突破加速國產(chǎn)替代
碳化硅襯底大尺寸化與性能優(yōu)化成為產(chǎn)業(yè)升級關(guān)鍵。國內(nèi)企業(yè)如天岳先進已實現(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產(chǎn)化;同時,華為等企業(yè)突破高電壓、低導(dǎo)阻芯片設(shè)計,碳化硅MOSFET模塊開關(guān)損耗降低70%,躋身國際第一梯隊。技術(shù)突破直接推動產(chǎn)業(yè)鏈從“尺寸升級”向“綜合性能優(yōu)化”躍遷,為車規(guī)級、電網(wǎng)級高端應(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(國產(chǎn)襯底價格較國際低150美元/片)反向滲透國際供應(yīng)鏈,天岳先進50%產(chǎn)能出口歐美;中游制造通過IDM模式(如三安光電垂直整合產(chǎn)線)縮短研發(fā)周期,8英寸量產(chǎn)推動單位成本下降40%;下游聯(lián)合車企定制開發(fā),比亞迪自研襯底比例達80%-90%,實現(xiàn)車規(guī)級模塊自主可控。協(xié)同機制顯著提升產(chǎn)業(yè)鏈韌性與技術(shù)轉(zhuǎn)化效率。
3.新興應(yīng)用場景驅(qū)動需求擴容
新能源汽車與智能電網(wǎng)構(gòu)建雙增長引擎。新能源汽車領(lǐng)域,800V平臺普及推動單車碳化硅用量激增(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,解決分布式能源并網(wǎng)效率瓶頸,未來特高壓輸電對萬伏千安級器件的需求將呈指數(shù)級增長。雙場景疊加釋放千億級市場空間,倒逼企業(yè)提升“技術(shù)-場景”適配能力。