碳化硅：第三代半导体核心材料国产替代空间广阔

  近年来国家频繁出台政策助力第三代半导体行业发展，国内产业链逐步成熟。面向“十四五”，国家重点研发计划启动实施2021 年“新型显示与战略性电子材料”重点专项，第三代半导体是其重要内容。

  作为第三代半导体材料的典型代表，碳化硅（SiC）材料被认为是功率半导体行业主要进步发展方向，用于制作功率器件，可明显提高电能利用率。

  与硅基半导体材料相比，以碳化硅为代表的第三代半导体材料具备高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射能力等特点。

  新能源汽车是碳化硅功率器件的主要应用场景，碳化硅功率器件可使新能源汽车的系统效率更加高、重量更轻及结构更紧密，有助于节省成本以及续航里程的提升。

  随着碳化硅器件制造成本的日渐降低、工艺技术的逐步成熟，碳化硅功率器件行业将迎来爆发式增长。

  预计碳化硅将受益于新能源汽车迅速增加2021年前平缓增长，2022年迎来增长拐点、2024年开启加速增长、2026年开始全面使用。

  据机构测算，2021年到2025年全球碳化硅衬底总市场规模将从19亿元增长至143亿元，需求量将从30万片增长至420万片。

  特斯拉率先在Model 3中集成全碳化硅模块，随后国外车企如丰田、本田、福特、大众等，国内如比亚迪、蔚来等陆续宣布将采用碳化硅方案。

  碳化硅材料为衬底的产业链最重要的包含碳化硅衬底材料的制备、外延层的生长、器件制造以及下游应用市场。在碳化硅衬底上，主要使用化学气相沉积法（CVD法）在衬底表面生成所需的薄膜材料，即形成外延片，进一步制成器件。

  从市场格局来看，碳化硅市场主要被海外企业占据。市场主要由美国Wolfspeed公司、日本的罗姆和美国的II-VI占据，国内企业产品大多分布在在二极管等领域。

  受益于中国5G通讯、新能源等新兴起的产业的技术水平、产业化规模的世界领头羊，国内碳化硅器件巨大的应用市场空间驱动上游半导体行业快速发展。

  在此背景下，我国第三代半导体公司数从2018年不足100家增长到2020年的170家，产业化规模逐步的提升。国内碳化硅厂商有望迎头赶上。

  基于国防军工及新能源行业的高景气度，考虑到碳中和催动能源转型降低能耗，碳化硅行业有望迎来快速地发展期。