碳化硅行业专题：第三代半导体明日之星“上车+追光”跑出发展加速度-230506（20页）.pdf

1、请务必阅读正文之后的免责条款部分 摘要：第三代半导体材料是以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料。以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率器件，具有耐高压、耐高温、能量损耗低、功率密度高等优势，可实现功率模块小型化、轻量化。主要应用于新能源汽车/充电桩、光伏发电、智能电网、轨道交通、航空航天等领域。凭借性能优势碳化硅功率器件有望迎来快速发展。2021 年全球第三代功率半导体市场渗透率约为 4.6%-7.3%，较 2020 年渗透率提升约 2%。根据 Yole 数据，2021 年全球碳化硅功率器件市场规模约为 10.90 亿美元，2027 年全球导电型碳化硅功率器件市场空间有望突破至 62.9

2、7 亿美元，六年年均复合增速约为 34%。碳化硅器件“上车”加快，800V 高压平台蓄势待发。功率器件主要应用于新能源车的主驱逆变器、车载充电机、DC/DC 转换器和非车载充电桩等关键电驱电控部件。尽管SiC MOSFET 价格相比于 Si IGBT 价格仍然较高，但碳化硅功率器件在耐压等级、开关损耗和耐高温性方面具备明显优势。新能源汽车已成为碳化硅功率器件最主要的市场。在目前各大主流车厂积极布局 800V 电压平台的背景下，碳化硅的性价比突出，市场前景广阔。配套的直流充电桩市场将进一步加速碳化硅需求增长。碳化硅“追光”，拓展光伏储能新应用场景。碳化硅功率模块可使逆变器转换效率提升至99%以上

3、，能量损耗降低 30%以上，同时具备缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低系统散热要求等优势。根据 CASA 数据，2021 年中国光伏领域第三代功率半导体的渗透率超过 13%，市场规模约 4.78 亿元，预计 2026 年光伏用第三代半导体市场空间将接近 20 亿元，五年 CAGR 超过 30%。另外，随着可再生能源发电占比提高以及智能电网的应用，储能系统与电力电子变压器进一步拓宽了碳化硅的市场。风险提示：国产替代不及预期；800V 技术渗透不及预期；成本下降不及预期；行业竞争加剧。作者 石岩 0755-23976068 庞钧文 021-38674703 马铭宏 0755-239

4、76068 相关报告 电气设备国内外共振，充电桩进入发展快车道 2023.03.31 电气设备国内外共振，充电桩进入发展快车道 2023.03.11 电气设备主齿轮箱滑轴订单落地，替代发展提速 2022.12.29 电气设备度过供给侧瓶颈，一体化迎接量利齐升 2022.12.27 电气设备渗透率持续提升，国产微逆扬帆远航 2022.12.22 碳化硅行业专题 第三代半导体明日之星，“上车+追光”跑出发展加速度 相关行业：电气设备 2023.05.06 行业专题 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 20 目 录 1.碳化硅第三代半导体的明日之星.3 2.碳化硅器件“上车”加快，800V

5、高压平台蓄势待发.9 3.碳化硅“追光”，拓展光伏储能新应用场景.16 4.风险提示.19 FZgVYZiYeXFZlYYZmU8Z7NbP7NnPnNpNpMkPqQmRjMrRpR7NqRrRNZtRvNxNmPyQ 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 20 1.碳化硅第三代半导体的明日之星 根据研究和规模化应用的时间先后顺序，业内将半导体材料划分为三代。常见的半导体材料包括硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等材料，第一代半导体材料以硅和锗等元素半导体为代表。第一代半导体主要应用于低压、低频、低功率的晶体管和探测器中，被广泛应用于集成电路

6、。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，市场占比达到 90%以上。第二代半导体材料以砷化镓为代表。相较硅材料它具有直接带隙，电子迁移率是硅的 6 倍，因此具有高频、高速的光电性能，被广泛应用于光电子和微电子领域。砷化镓是制作半导体发光二极管和通信器件的关键衬底材料。第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料。碳化硅有多种晶型，4H-SiC 和 6H-SiC 已经开始商用，其中 4H-SiC 广泛应用于制造功率半导体器件。采用第三代半导体材料制备的半导体器件能够在高温下稳定工作，适用于高压、高频场景。表 1：第三代半导体材料禁带宽度大 指标参数 Si GaAs 6