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化合物半導(dǎo)體晶體生長設(shè)備市場情況分析
編輯：曾婉甜 來源：思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 南京晶升    2023-03-24

①碳化硅襯底材料發(fā)展概況

第三代半導(dǎo)體材料是指以碳化硅等為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，發(fā)展時間較短。國內(nèi)材料廠商與國外材料廠商的技術(shù)仍具有差距，但與硅基半導(dǎo)體材料相比，技術(shù)差距相對較小，隨著國內(nèi)技術(shù)不斷進(jìn)步完善，下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，國內(nèi)材料廠商發(fā)展?jié)摿^大。

由于碳化硅襯底性能參數(shù)指標(biāo)眾多、制備工藝難度高、晶體生長慢，同時還要克服高溫、晶體生長過程不可見等生長條件苛刻的因素，其晶體生長難度大，制備效率較低，使得良率較低，僅約為 30%-50%左右，導(dǎo)致材料成本較高。下游應(yīng)用領(lǐng)域基于成本較高等因素，仍處于應(yīng)用階段的初期。

隨著碳化硅材料制備工藝技術(shù)不斷發(fā)展，廠商不斷擴產(chǎn)，下游應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展及批量應(yīng)用，憑借其禁帶寬度大，具有擊穿電場高、熱導(dǎo)率高、電子飽和速率高及抗輻射能力強等優(yōu)勢，可以滿足電力電子技術(shù)對高溫、高功率、高壓、高頻及抗輻射等惡劣工作條件的新要求，與硅基材料相比，碳化硅材料上述優(yōu)良特性可彌補硅基材料的不足之處，在功率器件等方面與硅基材料形成優(yōu)勢互補，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、5G 通訊等現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域。

A、新能源汽車行業(yè)

當(dāng)前，新能源汽車普及的趨勢愈發(fā)明朗，新能源汽車行業(yè)是未來市場空間巨大的新興市場。根據(jù) Wind 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016-2021 年，國內(nèi)新能源汽車銷量年均復(fù)合增長率高達(dá) 47.5%，2021 年銷量突破 350 萬輛。在碳中和的趨勢下，未來新能源汽車仍有廣闊的發(fā)展空間，預(yù)計 2025 年國內(nèi)銷量約為 700 萬輛-900 萬輛。

碳化硅器件適用于新能源汽車的逆變器、車載充電機等器件，憑借其耐高頻、易散熱、高電流密度、低損耗等特性，能提升新能源汽車性能、實現(xiàn)輕量化、提升續(xù)航里程。此外，新能源汽車的普及，將推動配套充電樁的持續(xù)發(fā)展。碳化硅器件可應(yīng)用于新能源汽車充電樁，能減小充電樁體積，提高充電速度。碳化硅材料作為新能源汽車領(lǐng)域發(fā)展前景良好的器件材料，其發(fā)展?jié)摿薮蟆?

B、光伏行業(yè)

隨著光伏投資成本的下降及發(fā)電效率的提升，近年來，光伏發(fā)電呈高速發(fā)展態(tài)勢，2016-2021 年全球光伏新增裝機容量年均復(fù)合增長率達(dá) 18.8%。在光伏發(fā)電中，相比傳統(tǒng)硅基的逆變器，搭載碳化硅器件的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可由

96%提升至 99%以上，能量損耗降低 50%以上，從而能夠縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度、延長器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本，碳化硅有望高速滲透光伏市場。目前，國外廠商如英飛凌、富士電機、三菱電機、陽光電源、西門子等企業(yè)均已推出應(yīng)用碳化硅器件的光伏逆變器，國內(nèi)作為光伏領(lǐng)域最大的市場之一，國內(nèi)碳化硅材料廠商持續(xù)推進(jìn)光伏應(yīng)用領(lǐng)域的業(yè)務(wù)。

C、軌道交通行業(yè)

碳化硅器件應(yīng)用于軌道交通牽引變流器，能極大發(fā)揮自身高溫、高頻和低損耗特性，提高牽引變流器裝置效率，符合軌道交通大容量、輕量化和節(jié)能型牽引變流裝置的應(yīng)用需求，從而提升系統(tǒng)的整體效能，未來將在軌道交通領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

D、5G 通訊行業(yè)

隨著 5G 通訊技術(shù)的發(fā)展和推廣，5G 建設(shè)將為射頻器件帶來新的增長動力。以碳化硅為襯底的氮化鎵射頻器件能有效滿足 5G 通信高頻性能、高功率處理能力要求，碳化硅基氮化鎵射頻器件已逐步成為 5G 功率放大器、尤其是宏基站功率放大器的主流技術(shù)路線。

隨著上述終端應(yīng)用領(lǐng)域不斷發(fā)展，根據(jù) Yole、Marklines 等數(shù)據(jù)，2020 年全球碳化硅器件的市場規(guī)模為 11.84 億美元，預(yù)計 2025 年將增長至 59.79 億美元，復(fù)合年增長率達(dá) 38.25%。碳化硅器件市場的高速增長也將推動碳化硅單晶襯底的需求釋放。

此外，隨著我國加快“新基建”建設(shè)力度，明確新基建涉及“5G 基建、特高壓、城際高速鐵路和城際軌道交通、新能源汽車及充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等領(lǐng)域，上述領(lǐng)域與我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，將成為我國新一輪半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的驅(qū)動因素，為以碳化硅為代表的化合物半導(dǎo)體市場帶來新的機遇。

雖然第三代半導(dǎo)體發(fā)展時間較短，但碳化硅襯底市場仍以美國等傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈強國為主，集中度較高，主要廠商包括美國科銳公司、美國Ⅱ-Ⅵ、德國SiCrystal 等企業(yè)，其中，美國科銳公司占據(jù)龍頭地位，2020 年市場份額達(dá) 62%。

2021 年全球碳化硅襯底競爭格局

數(shù)據(jù)來源：Yole Développement SA 報告

②國內(nèi)碳化硅材料廠商發(fā)展概況

目前，碳化硅襯底市場以海外廠商為主導(dǎo)，國內(nèi)企業(yè)市場份額較小，主要企業(yè)包括三安光電、天岳先進(jìn)等。由于國內(nèi)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈配套相對落后，碳化硅襯底制備水平及應(yīng)用領(lǐng)域處于初期階段，因此與國外龍頭企業(yè)相比，國內(nèi)廠商存在技術(shù)水平差距和市場份額較小的情況。隨著國內(nèi)下游行業(yè)的快速發(fā)展，市場規(guī)模持續(xù)擴大，國內(nèi)碳化硅襯底材料廠商已逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

隨著國內(nèi)下游行業(yè)的快速發(fā)展，市場規(guī)模持續(xù)擴大，襯底及制造設(shè)備需求量將會有較大提升，故作為晶體制備的載體，根據(jù)不同尺寸、不同類型的碳化硅單晶襯底及不同的下游應(yīng)用需求，將會進(jìn)一步大幅提升對碳化硅單晶爐等設(shè)備端的需求。因此，在市場保持高景氣度的情況下，在國內(nèi)產(chǎn)能加速擴產(chǎn)疊加設(shè)備國產(chǎn)化率提升的雙重因素驅(qū)動下，我國碳化硅晶體生長設(shè)備市場發(fā)展?jié)摿薮蟆?