2023年碳化硅设备行业应用前景及市场规模预测分析报告.pdf

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1、2023 年深度行业分析研究报告 目目 录录 1.投资观点.6 1.碳化硅高性能+低损耗，产业化受制于衬底产能.7 1.1.半导体材料更迭四代，宽禁带材料突破瓶颈.7 1.2.SiC 功率器件性能优越，有望实现对硅基器件的替代.9 1.3.价值量集聚于衬底和外延，成本高企制约产能释放.12 1.3.1.价值量聚焦于衬底和外延，市场规模增长较快.12 1.3.2.衬底扩径有望降低成本，8 英寸衬底 2024 年集中落地.13 1.3.3.衬底成本高企制约产业化发展，核心在于产能供应不足.14 2.碳化硅工艺难度大，衬底制备是最核心环节.15 2.1.晶体生长：速度慢可控性差，是衬底制备主要技术难

2、点.16 2.2.晶体加工：切割是技术难点，研磨抛光提高表面质量.18 2.2.1.切割是首道加工工序，固结磨料金刚线切割应用最广.19 2.2.2.研磨抛光清洗工序，保障晶片表面质量和精度要求.22 2.3.外延生长：极大影响器件性能，向低缺陷高耐压发展.23 2.4.晶圆制造：工艺与硅基类似，需要特定工艺和设备.25 3.新能源需求拉动，产能放量为设备投资带来增量.26 3.1.需求端：新能源车需求领航，光伏应用前景广阔.26 3.2.供给端：国内外衬底厂商放量在即，带来巨大设备空间.30 UZiWhURUkYhUtQoNnPbRaObRpNmMmOtQiNpPtPlOnPsMbRmMvM

3、wMqMtNvPsQrN图目录图目录 图 1：第三代半导体具备广阔的应用前景.8 图 2：SiC 功率半导体市场占比远高于 GaN.8 图 3：碳化硅常见晶格结构.8 图 4：第三代半导体击穿电压更高、电阻率更低.9 图 5：SiC 器件相比硅基器件，尺寸更小能耗更低.9 图 6：SiC 主要用于功率器件和微波射频器件.10 图 7：SiC 功率器件主要包括二极管和晶体管两类.10 图 8：SiC-SBD 是速度最快的高压肖特基二极管，耐压且损耗低.10 图 9：SiC-MOSFET 对标高压 Si-MOSFET 和 IGBT.11 图 10：SiC-MOSFET 开关损耗明显优于 IGBT.

4、11 图 11：IGBT 应用范围广阔，碳化硅器件适合高压大功率领域.12 图 12：材料环节价值量占比高达 70%，其中衬底占比 47%，外延占比 23%.12 图 13：全球半绝缘性 SiC 衬底市场规模（亿美元）.13 图 14：全球导电型 SiC 衬底市场规模（亿美元）.13 图 15：晶圆扩径是产业趋势.13 图 16：衬底大型化可提高晶圆利用率.13 图 17：Wolfspeed 预计 8 英寸衬底降幅较快.14 图 18：PGC 预计 8 英寸衬底 2024 年具备成本优势.14 图 19：2020 年导电型衬底 CR3 达 89%.15 图 20：2020 年半绝缘型衬底 CR

5、3 达 98%.15 图 21：天岳先进衬底良率约 70%，晶棒良率约 40%.15 图 22：碳化硅衬底加工工艺（以天科合达PVT 法为例）.16 图 23：晶体生长后需经历晶体加工和晶片加工.19 图 24：传统游离磨料砂浆切割方式与新型金刚线切割方式.20 图 25：DISCO 开发的新型激光切割工艺 KABRA.21 图 26：英飞凌冷裂技术可增产将本.21 图 27：水导激光切割提供厚材料、低损伤切割新思路.22 图 28：本土企业在碳化硅金刚线切割与激光切割工艺方面均有布局.22 图 29：切抛磨是保证晶片精度的关键工艺.23 图 30：目前已开发出的三种 CMP 配置.23 图

6、31：合适的衬底偏角和温度可提高外延生长效率.24 图 32：外延生长设备基本由海外企业垄断.24 图 33：碳化硅功率器件下游应用主要为新能源车和光伏逆变器.26 图 34：碳化硅器件应用于新能源车主驱逆变器、OBC 和 DC/DC 转换器 .27 图 35：阳光电源 SG250HX 逆变器已应用英飞凌碳化硅技术.29 图 36：2023 年每十万片衬底产能设备投资额价值量估计.30 图 37：切割装备与切割耗材营业收入占比最大.36 图 38：近三年归母净利润稳定增长.36 图 39：2023 年金刚线产能预计可达 9,000 万千米.36 图 40：2023 年硅片切割产能预计可达 38