碳化硅功率器件具備優(yōu)越的耐高壓、耐高溫、低損耗等特性，解決了傳統(tǒng)硅基器件難以滿足的性能需求，受到市場廣泛歡迎。在過去1年多的時間里，國內碳化硅產業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。

       從日前召開的2024寬禁帶半導體先進技術創(chuàng)新與應用發(fā)展高峰論壇上集微網(wǎng)獲悉，2023年我國碳化硅襯底材料折合6英寸晶圓，出貨已達89.4萬片，相比2022年猛增297.9%。據(jù)估算，我國2023年的碳化硅襯底產能已占到全球產能的42%，預計到2026年我國碳化硅襯底產能將達全球產能的50%。與此同時，國內碳化硅的外延、晶圓、器件等產業(yè)鏈環(huán)節(jié)也在同步提升，今明兩年將是國產碳化硅降本增效、打開需求空間、取得快速發(fā)展的關鍵時點。

       國產碳化硅發(fā)展加速

       受益于在新能源汽車、光伏發(fā)電、儲能等應用領域的滲透，碳化硅整體市場規(guī)模不斷擴大，特別是碳化硅襯底材料領域取得顯著發(fā)展。根據(jù)中國電科46所集團首席專家，中國電子材料行業(yè)協(xié)會半導體材料分會秘書長林健的介紹，碳化硅作為重要的寬禁帶半導體材料具有重要戰(zhàn)略意義，是當前世界各國科技競爭的焦點之一。從產品供應方面來看，2023年全球碳化硅材料市場規(guī)模約為14億美元，比2022年增長17%，預計到2027年將達到53億美元。

       從全球碳化硅材料市場來看，Wolfspeed、Coherent、羅姆等仍然占據(jù)產業(yè)主導地位。但是近年來我國碳化硅材料市場同樣十分火爆。據(jù)SMIA的統(tǒng)計，目前國內從事碳化硅材料研究生產的單位已達100余家，規(guī)劃產能襯底900多萬片/年。2023年我國碳化硅襯底材料出貨89.4萬片（折合6英寸），比2022年的30萬片增長297.9%，銷售收入36.5億元，同比增長221.2%。

       從企業(yè)角度來看，山西爍科、天科合達、山東天岳、河北同光、廣州南沙、晶盛機電等襯底廠商均已實現(xiàn)批量生產（或小批量生產）。天科合達常務副總經(jīng)理彭同華強調，碳化硅行業(yè)襯底行業(yè)，國內企業(yè)已經(jīng)趨于與國外企業(yè)并跑。富士經(jīng)濟發(fā)布報告也顯示，在2023年全球導電型碳化硅襯底材料市場占有率排行中，天岳先進超過美國Coherent（原名II-VI），躍居全球第二，另一家中國公司天科合達（TankeBlue）則市場份額位列第四。

       碳化硅其他產業(yè)環(huán)節(jié)的增長也很快。外延方面，東莞天域、廈門瀚天天成、三安光電、河北普興及中電化合物等外延廠商均已實現(xiàn)量產出貨，2023年外延產能達400多萬片/年。晶圓、器件方面，泰科天潤、揚杰科技、天科合達、同光股份、東尼電子、連城數(shù)控、重慶三安等企業(yè)相繼簽約碳化硅功率器件/模塊項目，國內碳化硅企業(yè)市場占有率正快速提升。

       光伏、新能源、儲能同步拉動

       碳化硅產業(yè)的快速發(fā)展離不開下游應用的強力拉動。林健指出，在應用范圍上，碳化硅在1kHz-10kHz的中高頻段，以及大于1000kW的中高功率范圍，有著很強的競爭力。北方華創(chuàng)化合物半導體行業(yè)發(fā)展部總經(jīng)理李仕群也表示，隨著碳化硅功率半導體在新能源汽車、光伏、儲能等領域滲透率不斷提升，碳化硅功率半導體市場規(guī)模有望持續(xù)提升。根據(jù)行家說Research的預測，碳化硅功率半導體滲透率逐年提升，2023年功率半導體市場容量323億美元，硅仍是市場主流，占比90%以上。碳化硅市場容量21.12億美元，滲透率約6.53%。但隨著碳化硅成本不斷下降，預計2028年功率半導體整體市場容量達431億美元，其中碳化硅將達到80.09億美元，滲透率約18.58%。

       具體來看，目前碳化硅在EV/HEV上主要應用在包括電機驅動系統(tǒng)逆變器、電源轉換系統(tǒng)（車載DC/DC）、電動汽車車載充電系統(tǒng)（OBC）及非車載充電樁等方面。傳統(tǒng)汽車向新能源汽車轉型是必然趨勢，未來10年，新能源汽車在政策強制驅動、市場接力驅動下，會逐步取代傳統(tǒng)汽車市場份額。根據(jù)全國乘聯(lián)會數(shù)據(jù)，2023年全球汽車銷量8918萬臺，其中新能源汽車1428萬臺，新能源汽車滲透率達到22%；中國2023年銷量887萬臺，占比全球62.1%，繼續(xù)大幅超越歐洲和北美洲的銷量。預計到2027年全球新能源汽車銷量將達到3448萬輛，碳化硅滲透率70%以上，折合6英寸碳化硅需求量724萬片，中國新能源汽車銷量達到2000萬輛，折合6英寸需求量420萬片。

       在光伏逆變器方面，碳化硅器件在惡劣環(huán)境中比硅基IGBT更加耐用，使用碳化碳器件，設備的循環(huán)壽命可提升50倍；轉換效率可從96%提升到99%以上；同規(guī)格下，碳化硅MOSFET能量損耗能夠減少66%。因此，未來5年內，碳化硅功率器件將更為廣泛地應用于光伏市場，碳化硅逆變器的年復合增長率達39%以上。

       在儲能行業(yè)，隨著國家能源結構的轉型步伐不斷加快，新能源在電力系統(tǒng)中的占比逐步提高，風電、光伏等新能源的波動性、間歇性和隨機性給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來巨大挑戰(zhàn)。在此背景下，新型儲能將在中國能源結構轉型、提升可再生能源比例中發(fā)揮關鍵作用。碳化硅具有廣闊的市場空間。

       進一步完善構建產業(yè)生態(tài)

       中國是全球最大的光伏與新能源汽車市場。中國光伏裝機量已經(jīng)連續(xù)11年全球第一，全球占比達到55%。中國也是全球新能源汽車銷售的最大驅動力，2023年約占全球銷量的62%。但是目前國內光伏、新能源汽車等領域所使用的碳化硅產品，包括用于OBC、DC/DC、主驅逆變器等領域，仍以國外器件為主，國產碳化硅仍處于追趕狀態(tài)。

       對此，天科合達常務副總經(jīng)理彭同華強調，要想推動國內碳化硅產業(yè)的進一步發(fā)展，追趕國際大廠的步伐，需要構建更加完善的產業(yè)生態(tài)。碳化硅從材料到器件的制造過程經(jīng)歷單晶生長、晶錠切片、外延生長、晶圓設計、制造、封裝等工藝流程。構建更加完善的碳化硅產業(yè)生態(tài)，需要從多個維度進行戰(zhàn)略布局。目前國內碳化硅襯底技術與質量趨于成熟，需聚焦于進一步降低位錯密度，以及各項質量參數(shù)的分布收斂性控制。下一步碳化硅將朝著更大尺寸、更快生長速度、更厚晶體、更少加工損耗方向發(fā)展。今后需要進一步優(yōu)化產業(yè)鏈布局，加強上下游企業(yè)間的合作與協(xié)同，形成從原材料供應、生產加工到應用推廣的完整產業(yè)鏈條，以拓展應用領域，提升市場競爭力。

       此外，碳化硅產業(yè)的發(fā)展還應注重人才培養(yǎng)和引進，建立一支高素質的碳化硅產業(yè)人才隊伍。在政策層面，則應加大對碳化硅產業(yè)的扶持力度，建立健全行業(yè)標準和規(guī)范等。林健強調，目前我國已經(jīng)把大力支持發(fā)展第三代寬禁帶功率半導體產業(yè)寫入國家“十四五”規(guī)劃和2035中長期發(fā)展規(guī)劃中，計劃在教育、科研、開發(fā)、融資、應用等方面，大力支持第三代寬禁帶功率半導體產業(yè)的發(fā)展。