什么是第三代半導體技術 碳化硅的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析

1、行業(yè)簡介

什么是第三代半導體？

因半導體的材料使用不同，將分為一代，二代、三代。第一代主要是硅和鍺等元素半導體為代表，第二代半導體材料是以砷化鎵為代表。第三代半導體材料是指以碳化硅、氮化鎵為代表的半導體材料。

與兩代半導體材料相比，第三代半導體材料禁帶寬度大，具有擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強等優(yōu)勢，更適用高電壓、高頻率場景。

2、 行業(yè)現(xiàn)狀

第三代半導體以碳化硅、氮化鎵為代表的寬禁帶半導體材料，用于高壓、高溫、高頻場景。廣泛應用于新能源汽車、光伏、工控等領域。因此第三代半導體研究主要是集中在材料特征研究，本文主要是研究碳化硅的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈主要分為襯底、外延、器件模塊、設備四個大領域。

目前SiC襯底分半絕緣型碳化硅襯底和導電型碳化硅襯底，市場高度集中，國外Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ全面領先，山東天岳在半絕緣型市場份額達30%。

導電型碳化硅襯底市場Wolfspeed一家獨大。Wolfspeed 憑借較早布局先發(fā)優(yōu)勢，在良率及產(chǎn)能上遙遙領先，2020 年占據(jù) 60%市場份額，Ⅱ-Ⅵ以11%市場份額位居第二。

上游襯底是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈最關鍵的環(huán)節(jié)，高品質(zhì)碳化硅襯底的生產(chǎn)成本較高，目前6寸碳化硅襯底的價格在6500元-7000元人民幣左右，導致第三代半導體推進速度很慢。隨著規(guī)模化，不良率的提升、大尺寸化，2025年左右有望將達到硅基器件的2倍左右。

3、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈，主要分為襯底、外延、器件模塊、設備四個大領域。目前碳化硅襯底是器件核心，成本占比約55%。

4、 行業(yè)的投資邏輯

1）價格下降，碳化硅產(chǎn)品滲透率有望提升

碳化硅器件產(chǎn)品價格高企是影響滲透率提升的關鍵要素，隨著碳化硅晶圓大尺寸化，碳化硅襯底成本逐漸降低，保持10%-20%的跌幅，預計3-5年內(nèi)價格將逐漸降為Si基產(chǎn)品的2倍左右，將極具性價比替代的Si基產(chǎn)品。

2）下游新能源汽車和光伏需求保持高景氣

新能源汽車和光伏是SiC 器件最主要應用市場，行業(yè)年復合增速達34%。碳化硅基器件新能源汽車方面，應用于車載充電系統(tǒng)和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，提高續(xù)航。碳化硅基器件主在光伏方面，主要應用逆變器中，提高能量轉(zhuǎn)換效率（相較于硅基器件，碳化硅基器件的轉(zhuǎn)換效率可從96%提升至99%以上，能量損耗降低 50%以上）。

5、行業(yè)的主要上市公司

截止2023年，A股碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈公司；襯底環(huán)節(jié)：國內(nèi)半絕緣型碳化硅襯底龍頭，同時涉及的公司還有露笑科技(7.240, -0.05, -0.69%)、東尼電子(36.000, -0.10, -0.28%)。外延目前公司均為上市。器件環(huán)節(jié)：有華潤微(54.530, -0.99, -1.78%)、新潔能(39.800, -0.10, -0.25%)、士蘭微(29.740, 0.07, 0.24%)、斯達半導(209.980, 2.58, 1.24%)。模塊環(huán)節(jié)有時代電氣(42.910, -0.34, -0.79%)。整體產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)都涉及的主要是三安光電(16.710, 0.19, 1.15%)。

編輯：黃飛

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