受益于优秀的材料特性，随着量产和技术成熟带来的成本下降，在新能源时代，SiC即将迎来属于它的性价比“奇点时刻”：在新能源汽车的主逆变器、车载充电器、快速充电桩、光伏逆变器等场景中均有广泛的应用空间。碳化硅更是电驱系统向高电压升级的核“芯”，解决电动汽车里程焦虑和充电速度慢两大核心痛点，众多车企对800V电压平台的持续布局再次拉升了碳化硅器件的需求。2030年碳化硅市场规模将超300亿美元，2021到2030年复合增速预计高达50.6％。

  美国厂商占据主导地位，国内度过产业化元年。Wolfspeed的出货量占据了全球的45％。2021年是国内SiC产业化元年，2021年一季度国内新增SiC项目合计投资金额达到630亿元，超过2020年全年的水平，达到2012-2019年合计值的5倍以上。产

  能不断增加，但供给缺口仍存在。据CASA数据，2020年我国SiC导电型衬底折合4 英寸产能约40万片/年，同比增加150%，2020年我国SiC半绝缘型衬底折合4英寸产能约18万片/年，同比增加80%。

  产业放量的核心看衬底工艺的突破。碳化硅衬底是整个碳化硅产业链中成本占比最大、技术门槛最高的环节，对产业放量起着决定性作用。依照我们的模型测算，2026年全球SiC衬底有效产能为330万片，距离同年的衬底629万片的需求量仍有很大的差距。在业内形成稳定且较高的良率规模化出货前，整个行业都将持续呈现供不应求的格局。因此，对于下游厂商而言，谁能够锁定头部材料厂商的优质产能，谁就能够在这一轮产业浪潮中提前抢滩登陆，抢占先机。目前上游大厂（如wolfspeed）的长期供货订单基本都被国际半导体巨头锁定。

  IDM模式可能会成为未来产业主流模式，同时有极大几率会出现上下游互相渗透的现象。碳化硅产业具有IDM整合制造模式生存发展的土壤。上游衬底厂商把握着碳化硅产业链最核心的产能资源，这为它们带来了产业链内的话语权和主动权，以及向下游器件端延伸的天然优势；下游器件厂商则具备完善的产线、成熟的客户孵化和客户资源等一系列先发优势，有望通过并购和合作等方式向上游材料端延伸。

  碳化硅是第三代半导体材料，光电特性优越，满足新兴应用需求。“双碳”战略开启了新能源转换黄金时代，也开启了功率半导体发展的黄金时代。这一趋势下，拥有优越性能的碳化硅，正成为功率器件的宠儿。第一代半导体硅材料，由于其自然储量大、制备工艺简单，成为制造半导体产品的主要材料，大范围的应用于集成电路等低压、低频、低功率场景。但是，其难以满足高功率及高频器需求。第二代半导体材料以砷化镓为代表，较高的单子迁移率使其应用于光电子和微电子领域，是制作半导体发光二极管和通信器件的核心材料。但砷化镓材料的禁宽带度较小、击穿电场低且具有毒性，无法在高温、高频、高功率器件领域推广。第三代半导体材料以碳化硅、氮化镓为代表的，与前两代比最大的优势是较宽的禁带宽度，保证了其可击穿更高的电场强度，适合制备耐高压、高频的功率器件，是电动汽车、5G基站、卫星等新兴领域的理想材料。

  耐高温、耐高频、体积小、损耗轻。碳化硅具有禁带度宽、高击穿电场、高热传导率和高电子饱和速率的物理性能，使其有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射等优点，可降低下游产品能耗，减少终端体积。碳化硅材料的特性从三个维度展开：

  1.材料的性能，即物理性能：禁带宽度大、饱和电子飘移速度高、存在高速二维电子气、击穿场强高。这些材料特性将会影响到后面器件的性能。

  2.器件性能：耐高温、开关速度快、导通电阻低、耐高压。优于普通硅材料的特性，反应在电子电气系统和器件产品中。

  整体来看，碳化硅的耐高压能力是硅的10倍、耐高温能力是硅的2倍、高频能力是硅的2倍；与硅基模块相比，碳化硅二极管及开关管组成的模块（全碳模块），不仅仅具备碳化硅材料本征特性优势，还可以缩小模块体积50%以上、消减电子转换损耗80%以上，以此来降低综合成本。即器件体积越来越小、单位体积内的包含的能量越来越大。

  半导体产业高质量发展至今经历了3个阶段，近年来以碳化硅为代表的第三代半导体材料在现代工业中发挥关键作用。总体来说，目前全球第三代半导体行业目前总体处于发展初期阶段，碳化硅半导体主要使用在于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域和以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域，在民用、军用领域均具有明确且可观的未来市场发展的潜力。2013年山东天岳（688234）实现4英寸导电型衬底量产，2020年天科合达量产6英寸衬底，但与国际相比，国内产业起步较晚，技术水平相差8年左右。

  目前，碳化硅材料进入加速渗透期，全球碳化硅市场处于高速成长阶段。随着新能源汽车及光伏应用渗透加速，碳化硅衬底需求迎来拐点，预计到2027年，全球碳化硅衬底总市场规模将增长至160亿元，需求量增长至420万片。器件方面，预计到2027年市场规模将达到62.97亿美元。国内方面，我们国家新能源汽车、国产光伏逆变器厂商市占率全球领先，有利于国产功率器件进入国际市场，国产替代空间巨大。

  半导体产业高质量发展至今经历了3个阶段，第一阶段是20世纪50年代，第一代半导体材料以硅为代表，其制成的二极管取代电子管，用于电脑CPU、内存等器件，当今90%的半导体产品由硅基材料制得。第二阶段是20世纪90年代，砷化镓材料克服硅材料的物理限制，应用于光电和射频领域，同时4G通信设施中的高速器件，如发光器件、卫星通讯、GPS导航等。第三阶段是近年来，以碳化硅为代表的第三代半导体材料在现代工业中发挥关键作用，相较前两代产品性能优势显著，满足新兴科技对器件高温、高压、高频率的要求，在新一代移动通信、新能源汽车、智能电网、消费电子等领域有广阔应用前景。

  与国际相比，国内产业起步较晚，技术水平相差8年左右。碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时偶然发现的一种碳化物， 1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法，也就是大家常说的艾奇逊炉，一直沿用至今。自碳化硅被发现后数十年，发展进程一直较为缓慢。直到科锐（现更名为Wolfspeed）成立并开始碳化硅的商业化，碳化硅行业在此后25年开始步入快速发展阶段。国外碳化硅龙头Wolfspeed（原Cree）、II-IV分别在2015和2019年实现了8英寸碳化硅衬底的量产能力。Wolfspeed斥资4.5 亿美元建造的全球第一座 8 英寸 SiC 晶圆厂将在 2024 年达产，产能达到 2017 年的 30 倍；罗姆旗下SiCrystal公司预计2023年左右开始量产8英寸衬底、2025年量产8英寸SiC器件。与国际相比，国内产业起步较晚。2013年山东天岳（688234）实现4英寸导电型衬底量产；2020年天科合达量产6英寸衬底；天科合达、山东天岳、中科院物理研究所等中国企业/科研机构则仍处于8英寸碳化硅衬底的研发阶段。

  目前，碳化硅材料进入加速渗透期，全球碳化硅市场处于高速成长阶段。硅是半导体行业第一代基础材料，目前全球95%以上的集成电路元器件是以硅为衬造的。目前，随着电动汽车、5G等应用的发展，高功率、耐高压、高频率器件需求快速增长。

  新能源汽车及光伏应用渗透加速，碳化硅衬底需求迎来拐点。随着新能源汽车不断渗透，假设到2027年销量为3548万辆，碳化硅渗透率为40%，每个6英寸导电型碳化硅衬底可满足4辆新能源汽车的器件用量，则对应衬底需求约为355万片左右，其中主逆变器占90%，OBC占9%，DC/DC占1%。预计到2027年全球新能源汽车市场对导电型碳化硅衬底需求可达355万片，目前6英寸碳化硅平均售价为850美金/片，假设到2027年衬底价格降至628美元/片，市场规模将从2021年的3.5亿美元增至近20亿美元。

  光伏领域，据CASA Research数据，2020年光伏逆变器中使用碳化硅功率器件的占比为 10%， 预计 2027年碳化硅光伏逆变器占比将达到 60%。2021年全球光伏装机量超过175GW，同比增长30.77%，预计到2027年可超过400GW，根据测算，到2027年碳化硅光伏逆变器衬底需求量将超过50万片，市场空间达到 20 亿元。

  综上，到2027年，全球碳化硅衬底总市场规模将从19亿元增长至 160 亿元，需求量将从 30 万片增长至 420 万片。

  新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动。自2018年特斯拉首次将碳化硅器件导入Model 3代替IGBT模块，便打开了碳化硅在新能源车领域的应用，行业迅速进入升温期。根据Yole数据，受新能源汽车行业庞大的需求驱动，以及光伏风电和充电桩等领域对于效率和功耗要求提升的影响，预计到2027年碳化硅功率器件的市场规模将达到62.97亿美元，复合增速约为34%。而在碳化硅功率器件的应用领域中，新能源汽车是重中之重，2021年采购量占全部用量的三分之二，之后这一比例还将逐渐提升，在2025年达到76%，2027年达到80%。

  本土新能源汽车、光伏逆变器品牌商有望积极推动SiC器件渗透，相关需求有望快速成长。中国是全球最大的功率半导体消费国，2021年全球功率半导体市场需求规模达147亿美元，中国市场需求规模将达到57亿美元，占全球需求比例约为39%。2020年，我国碳化硅电力电子器件的应用渗透率约为1.56%，约为46.8亿元，其中新能源汽车充电桩领域占比38%，消费类电源(PFC)占22%。我国GaN微波射频器件市场规模约为66.1亿元，其中国防军事与航天应用规模占比53%，成为GaN射频主要拉动因素，其次是无线基础设施，下游市场占比为36%。我们国家新能源汽车2021年全球市占率约50%、国产光伏逆变器厂商市占率全球领先，有利于国产功率器件进入国际市场，国产替代空间巨大。

  碳化硅产业链也可分为三个环节：分别是上游衬底，外延片，中游器件制造，下游为碳化硅器件的应用领域。产业链价值量主要集中于上游衬底环节；

  市场玩家多样化，竞争格局复杂。随着碳化硅用于纯电动车趋势日益明确，该市场成为了多方厂商的必争之地。传统功率半导体厂商是碳化硅器件的最早参与者，但由于下游需求启动慢，业务空间尚未打开。其次是LED等化合物半导体公司，由于LED材料与SiC均为化合物半导体，在生长等制造工艺上有相似性，资金壁垒相对低，碳化硅成为了公司第二增长曲线的最佳选择。此外，随着传统车企及Tier1在汽车电动化方面达成共识，厂商们纷纷加入碳化硅市场。

  在供应链配套方面，公司的产品技术发展亦受材料、设备供应的一定影响。行业有突出贡献的公司由于能够结合上游原材料、设备供应商的技术发展的新趋势进行提前布局以实现产品技术突破。发行人由于起步相对较晚，部分原材料和加工检测设备依赖外资供应商等，技术创新难度相对更大，因此发行人在供应链配套对产品技术影响方面，与行业有突出贡献的公司尚存在一定差距。

  从产业格局看，目前全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。绝大多数厂商均布局从衬底、设计-制造-封装，到模块和应用的部分或者全部环节。纵观我国碳化硅产业链，各环节均与国际企业存在技术差距。参与企业主要可分为几大类：以三安光电为代表的化合物半导体公司，华润微为代表的功率器件制造公司，斯达半导为代表的功率器件设计企业，中电科及中科钢研两大体系，天科合达、山东天岳、泰科天润等碳化硅公司，以及中车时代电气、比亚迪、华为等终端厂商。

  近年来，以碳化硅晶片作为衬底材料的技术逐渐成熟并开始规模生产及应用。SiC生产的全部过程最重要的包含碳化硅单晶生长、外延层生长及器件制造三大步骤，对应的是碳化硅产业链衬底、外延、器件三大环节。碳化硅产业链也可分为三个环节：分别是上游衬底，外延片，中游器件制造，下游为碳化硅器件的应用领域。从碳化硅器件的制造成本结构来看，衬底成本最大，占比达47%；其次是外延成本，占比为23%。这两大工序是SiC器件的重要组成部分。

  纵观整个SiC产业，美日欧呈现三足鼎立态势，寡头竞争局面明显。绝大多数厂商均布局从衬底、设计-制造-封装，到模块和应用的部分或者全部环节。

  衬底是所有半导体芯片的底层材料，主要起到物理支撑、导热及导电作用。在SiC器件的产业链中，由于衬造工艺难度大，碳化硅衬底加工环节特点是“难”。产业链价值量主要集中于上游衬底环节，成本占比达到47%，也是未来碳化硅大规模产业化推进的核心环节。碳化硅的衬底可根据电阻率分为导电型衬底和半绝缘型衬底：

  1）导电型衬底（目标应用是SiC-on-SiC）：电阻率为15-30mΩ·cm，主要使用在于电子电力领域，例如新能源汽车中的逆变器、转换器、电机驱动器和车载充电机，光伏发电中的二极管、逆变器和变换器，轨道交通中的牵引变流器、辅助变流器、主辅一体变流器、电力电子变压器和电源充电机，智能电网中的高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、灵活交流输电装置、高压直流断路器和电力电子变压器等。

  2）半绝缘型衬底（目标应用是GaN-on-SiC）：电阻率不低于10^5Ω·cm，通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓外延片，可进一步制成微波射频器件，主要使用在于射频领域，例如5G通讯中的功率放大器和国防中的无线电探测器。

  为提高生产效率并减少相关成本，大尺寸是碳化硅衬备技术的重要发展趋势，衬底尺寸越大，单位衬底可 制造的芯片数量越多，单位芯片成本越低；衬底的尺寸越大，边缘的浪费就越小，有利于逐步降低芯片的成本。目前行业内企业主要量产衬底尺寸集中在4英寸及6英寸，其中，在半绝缘型碳化硅市场，目前主流的衬底产品规格为4英寸；在导电型碳化硅市场，目前主流的衬底产品规格为6英寸。

  目前碳化硅衬底市场以海外厂商为主导，国内衬底企业初露头角。碳化硅衬底产品的制造涉及设备研制、原料合成、晶体生长、晶体切割、晶片加工、清洗检测等诸多环节，需要长期的工艺技术积累，存在较高的技术及人才壁垒，导致第三代半导体材料市场以日美欧寡头垄占，国内具备技术储备和量产能力的公司较少。

  半绝缘型已经实现较大程度的国产替代，导电型衬底将是现阶段国产替代发力的焦点区域，存在广阔替代空间。在半绝缘型碳化硅衬底方面，市场高度集中，TOP 3三分天下。2020年全球半绝缘型碳化硅衬底市场集中度较高，美国的Wolfspeed（原Cree）、II-VI以及国内山东天岳三家独大，占比合计高达98%。其他公司包括德国 SiCrystal AG、道康宁（Dow Corning）、日本新日铁等。主流产品已完成从4寸向6寸的转化。

  国内半绝缘型碳化硅衬底市场山东天岳处于绝对领先位置。近年来科锐公司、II-VI公司和发行人在半绝缘型碳化硅衬底领域按金额统计的市场占有率情况如下：

  2019-2020年，在半绝缘型碳化硅衬底领域，公司按销售额统计的市场占有率均位列全球第三。2020年，公司市场占有率较上年增长12个百分点，大大缩小了与国外竞争对手的差距。根据Yole、山东天岳年报最新报告统计，2021年公司销售衬底约57,000片，在半绝缘碳化硅衬底领域市场占有率连续三年保持全球前三。

  在导电型碳化硅衬底方面， Wolfspeed为绝对龙头。2020年全球导电型碳化硅衬底美国的Wolfspeed一家独大，市占率高达62%，II-VI、SiCrystal（Rohm）、SKSiltron、天科合达等企业瓜分剩余市场，CR3 接近 90%。

  国内方面，天科合达是国内第一家成功研制出6英寸SiC衬底并掌握了制造技术，相继实现2-6英寸SiC衬底产品的规模化供应的企业。根据咨询机构Yole的统计，2018年天科合达的导电型碳化硅衬底在全球市场占有率为1.7%，排名全球第六、国内第一，2019、2020年，其市场占有率稳定在4%左右，排名全球第五、国内第一。

  国内能批量生产SiC衬底的企业除天科合达、山东天岳外，还包括烁科晶体、同光晶体、中科钢研、南砂晶圆、福建北电新材料、世纪金光、中电化合物、江苏超芯星等公司。

  据统计，国内2020年碳化硅导电型衬底折算4英寸产能约40万片/年；半绝缘型衬底折算4英寸产能近18万片/年，产量约为11万片。

  SiC外延片是SiC产业链条核心的中间环节。碳化硅功率器件与传统硅功率器件制作流程与工艺不同，不能直接制作在碳化硅单晶材料上，必须在导通型单晶衬底上额外生长高质量的外延材料，并在外延层上制造各类器件。碳化硅外延片是指在碳化硅衬底上生长了一层有一定要求的单晶薄膜（外延层）的碳化硅片，外延加工占碳化硅器件成本结构的23%，仅次于衬备。为满足SiC器件在不同应用领域对电阻等参数的特定要求，必须在衬底上进行满足条件的外延后才可制作器件，因此外延质量的好坏将会影响 SiC 器件的性能。

  其中，在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层制得碳化硅同质外延片（SiC-on-SiC），可进一步制成SBD、MOSFET、IGBT等功率器件，应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域；在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）异质外延片，可进一步制成 HEMT等微波射频器件，应用于5G通讯、雷达等领域。

  Wolfspeed、昭和电工双寡头垄断碳化硅外延片市场。碳化硅外延片属于行业产业链中间环节，参与厂商多为IDM公司。据Yole数据，2020年Wolfspeed 与昭和电工分别占据碳化硅导电型外延片市场52%和43%的市场占有率，合计高达95%，具备显著的制备技术优势。其他碳化硅外延供应商包括Ⅱ-Ⅵ、Norstel、罗姆、三菱电机、英飞凌，占据市场较小份额。

  国内SiC外延材料主要研究单位有中科院半导体研究所、中电集团13所和55所、西安电子科技大学等，产业化企业主要是东莞天域半导体和厦门瀚天天成。目前已研制成功6英寸SiC外延晶片，且基本实现商业化，能够完全满足3.3kV及以下电压等级SiC电力电子器件的研制。但仍存在技术差距，以Wolfspeed为例，其n型和P型SiC外延片厚度均可达到200μm；相比之下，我国企业技术水平存在一定差距，瀚天天成目前能做到n型SiC外延片厚度达40μm，天域半导体的SiC外延片厚度则能做到30μm。

  外延片的制备环节受限于设备交付环节，无法快速放量。外延生长设备目前被意大利LPE公司、德国爱思强（Aixtron）公司、日本东电电子（TEL）和纽富来（Nuflare）公司所垄断，且主流SiC高温外延设备交付周期已拉长至1.5-2年左右。国内目前有晶盛机电，北方华创等公司开始小批量生产碳化硅外延设备。

  SiC器件市场以二极管为主，MOSFET尚未大规模推广，IGBT仍在研发。SiC从上个世纪70年代开始研发，2001年SiC-SBD开始商用，2010年SiC-MOS开始商用，而SiC-IGBT的商用仍存在挑战。随着6英寸SiC单晶衬底和外延晶片的缺陷降低和质量提高，使得SiC器件制备能够在目前现有6英寸Si基功率器件生长线上进行，这将逐步降低SiC材料和器件成本，推进SiC器件和模块的普及。当前，国际上600-1200V SiC-SBD、MOSFET已经实现产业化，其中SBD已占碳化硅器件市场的比例达到85%；SiC IGBT尚在研发阶段，预计将在5-10年后才能看到相关器件原型。

  SiC 器件价格持续下降，与硅基器件价差已缩小至 2-3 倍。价格这一块，根据CASA Research，2020年底SiC SBD与Si 器件实际成交价差已经缩小至 2-2.5 倍，较2019年下降了 20%-30% ；SiC MOSFET 实际成交价格这一块与 Si 器件价差也缩小至 2.5-3 倍之间，较 2019 年下降幅度达 30%-40%，基本达到甜蜜点，将加速 SiC MOS 器件的市场渗透。总的来看，国产器件价格低于进口价格 15%左右。

  欧美厂商占据SiC器件市场主要份额，IDM模式是行业主流。SiC器件制造工艺壁垒较高，目前市场主要厂商为传统硅基功率器件巨头及借助SiC材料介入器件领域的新锐玩家，市场集中度高于IGBT器件及模块市场。据Yole数据，2020全球碳化硅功率器件市场规模约 5~6 亿美元，市场 CR5 达 90.8%，明显高于 IGBT 器件及模块市场的 62.8%和 66.7%，欧美厂商占据主要市场占有率。其中，意法半导体成功研制全球第一款大规模应用于电动汽车的SiC-MOS模块，与特斯拉的合作为其累积大量市场占有率，2020年达40.5%。国内厂商在SiC 功率器件领域入局较晚，主要玩家泰科天润、基本半导体、华润微等市场占有率较小，但由于行业处于早期阶段，格局尚未定型，国内厂商仍有较大替代空间。我国量产碳化硅 MOSFET 器件公司较少，多数为设计企业如瀚薪科技、派恩杰、瞻芯电子等，部分产品已在 OBC 上应用。传统功率半导体公司纷纷在碳化硅领域发力，这中间还包括中车时代电气、斯达半导、三安光电、华润微、士兰微、闻泰科技等。

  目前来看，泰科天润、瞻芯电子、基本半导体、华润微、三安光电及扬杰科学技术拥有制造产线，其中泰科天润、三安光电、华润微的产品通过了车规级认证（制造端IATF16949，设计端AEC-Q101）。

  2018年，特斯拉作为全球第一的造车新势力率先使用全碳化硅方案后，碳化硅器件开始成为市场发展热点。利用SiC器件可以明显获得小型轻量，高能效和驱动力强的系统性能。经过研究和长期的市场认证，利用SiC材料的特性优势，不但可以缩小模块的体积的50%以上，减少电子转换损耗80%以上。从终端应用层上来看，在高铁、汽车电子、智能电网、光伏逆变、工业机电、数据中心、白色家电、消费电子、5G通信、次世代显示等领域存在广泛的应用，市场潜力巨大。

  下游射频领域率先落地。应用领域最终大致上可以分为射频器件（5G、国防等）和功率器件（能源等）。同被称为第三代半导体材料的GaN，因其特性多被用于650V以下的中低压功率器件（消费类电子），以及射频与光电领域。碳化硅射频器件已成功应用于众多领域，国防应用和5G通信基础设施为主要驱动。我国GaN微波射频器件在国防军事与航天应用市场已100%实现国产化。2020年无线基础设施建设和移动终端设备占比分别达到36%和10%。此外，GaN射频器件在无线宽带、射频能量、商业雷达等市场均呈现增长态势。

  功率领域下游产业链应用爆发。碳化硅器件在新能源汽车中应用进入快速渗透期。特斯拉 Model 3 在主逆变器中率先采用 SiC 方案（共用48颗意法半导体的 SiC MOSFET 模组），替代原先 Model X 主逆变器方案（搭载英飞凌的 IGBT 单管）。随着各大车企相继推出800V电压平台，为满足大电流、高电压的需求，电机控制器的主驱逆变器将不可避免的由硅基IGBT替换为SiC-MOS，带来非常大增长空间。时至今日，欧美日等SiC器件大厂，例如ST、Infineon、Wolfspeed、Rohm等公司均有成熟的650V、1.2kV等级的SiC MOSFET产品，大范围的应用于电动汽车和充电设施。光伏产业方面，随着产业迈入“大组件、大逆变器、大跨度支架、大组串”时代，光伏电站电压等级从1000V提升至1500V以上，就一定要使用碳化硅功率器件。其他应用，如轨道运输、高速铁路、智慧电网、工业电机等，也都会需要3.3kV甚至更高标称电压的功率器件，日本的新干线kV的SBD。

  纵观我国碳化硅产业链，各环节均与国际企业存在技术差距。参与企业主要可分为几大类：以三安光电为代表的化合物半导体公司，华润微为代表的功率器件制造公司，斯达半导为代表的功率器件设计企业，中电科及中科钢研两大体系，天科合达、山东天岳、泰科天润等碳化硅公司，以及中车时代电气、比亚迪、华为等终端厂商。

  受制于碳化硅衬底材料生长条件困难、良率低，碳化硅的成本一直居高不下， 其成本成为器件应用的制约点。相较于成熟的硅片制造工艺，碳化硅衬底短期内依然较为高昂。目前6寸SiC衬底价格超900美元/片，相比6寸硅片不到50美元/片的价格相差巨大，目前碳化硅功率器件的价格仍数倍于硅基器件，而碳化硅材料成本在器件中占比非常高，达到70%，而硅不到10%。下游应用领域仍需平衡碳化硅器件的高价格与因碳化硅器件的优越性能带来的综合成本下降之间的关系，短期内某些特定的程度上限制了碳化硅器件的渗透率，使得碳化硅材料即使在部分相对优势领域的降成本、促销售的可行性和预期进展仍存在比较大的挑战。

  国内碳化硅产业起步较晚，技术差距方面，国内外整体差距在5-8年，最显而易见的指标是工艺和成本。目前海外龙头已向 8 寸发力（下游客户车规级为主），国内小尺寸为主、6 寸有望未来 2-3 年具备大规模量产能力（下游客户工业级为主）。除尺寸差距外，碳化硅生长技术难度高导致了目前碳化硅衬底厂商生产良率较低，国内企业利润空间比较有限：Wolfspeed综合良率在2017年就达到65%。山东天岳2020年平均长晶周期为7天，2021年上半年晶棒良率50%，衬底良率70%，综合良率目前不到40%。国内其他技术水平较高的企业，衬底良率在 50%-60%，另有一些厂商良率仅在 20%-30%。

  相对于衬底，外延技术门槛相对低，但仍存在依赖进口设备、设备交付期长、单台设备产能低等痛点，技术水平存在一定差距。Wolfspeed公司生产的N型、P型碳化硅外延片厚度均可达到200μm；国内瀚天天成目前能做到N型碳化硅外延片厚度达40μm；东莞天域厚度则能做到30μm。基本可满足3.3kV及以下功率器件的需求，但10kV以上超高压SiC器件所需的N型SiC外延片和双极型SiC功率器件所需的P型SiC外延片还在研究阶段。

  器件方面，国内企业产品集中于低端的二极管产品上，与国际一线厂商有着一代的代差：国际上的SiC二极管产品的击穿电压涵盖600V-3300V，国内SiC二极管已经实现650V-1700V。

  国内外厂商大规模扩产，但受衬底良率及质量等因素影响，有效产能不足致中短期仍将维持供不应求。根据特斯拉公布的生产计划，2022年仅特斯拉一家公司约需要约50万片6英寸碳化硅，而目前全球碳化硅晶圆总年产能约在60-70万片，产能严重不足。国内方面，2020年全国碳化硅产量约11万片，其中4英寸产量巨多。目前，我国宣布投资的碳化硅项目超百个，形成了产业过热的表象，然而实际上研发多量产少，先进6英寸及以上量产比例低，碳化硅器件集中于低端的二极管产品上，中期有效产能或严重不足。

  单片衬备芯片数量随衬底尺寸增大而增多，同时边缘芯片占比也显著改善。碳化硅晶圆从6英寸扩径到8英寸，芯片数量将由448增长至845颗，边缘芯片占比也将从14%减少至7%，带来单位芯片成本大幅度降低。Wolfspeed公司预计单颗 MOSFET 裸片成本有望降低63%，衬底大尺寸带来成本优势显著。根据中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟的预测，2025-2030年：国内4英寸晶圆将逐渐退出市场，6英寸晶圆将从2020年的8万片增长至40万片，而8英寸衬底的大规模应用仍需时日。目前海外龙头已向 8 吋发力（下游客户车规级为主），国内小尺寸为主、6 吋有望未来 2-3 年具备大规模量产能力（下游客户工业级为主）。

  海外龙头厂商垄断全球大部分 SiC 材料供应，纷纷掀起扩产潮。近年来，半绝缘型及导电型衬底的单价都在逐年递减，预计随全球产能扩张逐步落地，未来3年内衬底单价将会继续下降，从而有助于加速碳化硅下游渗透率整体提升。根据Wolfspeed公司预测，随着其产能的扩大，到2025年，因规模效应带来的成本降低将达到25%。据CASA预测，随着SiC上游衬底、外延价格下降，预计SiC二极管和SiC MOSFET等器件的价格每年以超过10%的速度下降，并逐步取代Si器件。

  SiC 衬底、外延、器件、设备未来产业链垂直化整合趋势明显。为了提前锁定上游材料货源，海外功率器件厂商采取了收购、合作等方式，积极向上下游延伸整合上下游产业链资源，建立垂直集成平台，大力完善产业布局。全球有突出贡献的公司Wolfspeed、Rohm、ST都已形成了SiC衬底-外延-器件-模块垂直供应的体系，而Infineon、Bosch、OnSemi等厂商则不断进行并购，拓展在上游原材料的布局。Wolfspeed、Rohm、Infineon、ST等一方面向上游延伸，确保供应链稳定；另一方面，通过与汽车等设备制造企业合作，攻克市场验证壁垒，重点锁定车规级应用。而国内企业则呈现小而散的局面：天科合达、天岳先进等厂商专注于碳化硅衬底，东莞天域、瀚天天成等厂商专注于外延片，华润微、泰科天润、扬杰科技、闻泰科技、士兰微等厂商则专注于器件制造。未来，向上下游延伸或谋求合作将成为国产供应链重要的降本和资源整合的路径。

  目前，全球70-80%的第三代半导体材料碳化硅产量来自美国，中美贸易摩擦持续发酵背景下，第三代半导体材料国产化替代进程望加速。国内半绝缘型衬底国产化率已经相比来说较高，主要使用在于制造氮化镓射频器件，下游市场相对有限。导电型碳化硅衬底的下游面向新能源汽车和光伏等领域，市场空间更为广阔。从产出率看，在使用相同晶棒进行长晶工艺生产时，导电型衬底产成率约为半绝缘型衬底的142%。因此，在相同生产设备和技术环境下，预计国内具备生产半绝缘型 SiC 衬底能力的厂商开始生产导电型SiC衬底产出率将大幅提升。

  国内企业有望从SiC二极管或较高导通电阻的MOS产品切入，满足消费类产品、工业电源、车载充电机及小功率光伏组串式逆变器领域应用，之后逐步将产品迭代至低导通电阻MOS，并补足模块封装实力，全方面进入新能源车主逆变器SiC产业链。

  影响SiC衬底生产企业营业利润率的核心因素在于生产衬底的整体良品率与每个单晶炉的年产量（片），供应商的盈利能力对上述两个因素敏感度较高。2021年市场环境下，典型衬底供应商营业利润率做了敏感性分析。得到结论：仅提高单晶炉数量，而整体良品率低于30%，仍然难以盈利。如果假设企业在2021年拥有100台单晶炉，则其实现30%的整体良品率与每个单晶炉年产量900片（合格+不合格）预计能够达到收支平衡点。我们测算若企业每个单晶炉年产量达到1200，整体良品率达到70%，将有望实现42%的营业利润率。因此我们大家都认为中国的SiC衬底生产企业要快速提升整体良品率与每个单晶炉年产量才能在市场中更具竞争力。考虑到海外整体人均薪酬、日常运营开支水平均高于中国本土厂商，我国企业的营业利润率水平有望优于海外龙头公司的20%-25%。

  国内目前处于初创期，下游市场起速才开始，此阶段投资逻辑落脚于企业中长期的发展能力，即：研发技术、量产能力。衬底方面，需关注6英寸量产及产品良率的进展；器件方面，考虑新能源汽车2024-2025迎来新增长高峰，其验证时间至少两到三年，品牌后期更换器件可能性不是很大，目前聚焦车规级产品的公司需进入送样验证阶段；若未能进入该阶段，则需关注是否有可能进入电驱整机零件的供应链。对于工控、光伏等应用市场，由于相对利润空间小，则需考虑产品上量、良率等与生产所带来的成本强相关的环节。此外，对于设计企业还需关注其产能保证的情况。

  一家专注于投资TMT、半导体、医疗健康和新能源新材料等战略新兴起的产业的私募股权投资机构。