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碳化硅
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林思瀚
林思瀚·头豹分析师
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关键词:
行业定义
硅是制造第一代半导体芯片及器件最为主要的原材料,但其性能已经难以满足高功率及高频器件的需求,碳化硅(SiC)材料是第三代半导体的主要原材料,有望在高功率和高频领域部分替代硅。碳化硅是第三代半导体产业发展的重要基础材料,碳化硅功率器件以其优异的耐高压、耐高温、低损耗等性能,能够有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要求。在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有明显优势。除了更耐高压,SiC功率器件在开关频率、散热能力和损耗等指标上也远好于硅基器件,主要体现在:(1)阻抗更低,可以缩小产品体积,提高转换效率;(2)频率更高,碳化硅器件的工作频率可达硅基器件的 10 倍,而且效率不随着频率的升高而降低,可以降低能量损耗。
AI访谈
行业分类
半导体芯片分为集成电路和分立器件,但不论是集成电路还是分立器件,基本结构可划分为“衬底-外延-器件”结构。
AI访谈
行业特征
行业前景好,中国政府陆续颁布支持性政策,引导行业国产替代进程,伴随着新能源汽车井喷发展,对碳化硅需求增大,攻关技术点多,样品到批量生产约5年。
AI访谈
发展历程

碳化硅行业

目前已达到 3个阶段
AI访谈
产业链分析
AI访谈
行业规模
碳化硅行业规模
暂无评级报告
AI访谈数据图表
政策梳理
碳化硅行业
相关政策 2篇
AI访谈
竞争格局
目前SiC上游的晶片基本被美国CREE和II-VI等美国厂商垄断;国内方面,SiC晶片商山东天岳和天科合达已经能供应2英寸~6英寸的单晶衬底,且营收都达到了一定的规模;SiC外延片:厦门瀚天天成与东莞天域可生产2英寸~6英寸SiC外延片。碳化硅器件的意义不仅在于其本身的优异性能,其更是对中国半导体产业提供国产替代的重要发展机遇。在传统的硅基半导体领域,技术进步已经放缓,发达国家依靠着数十年的研发和布局,积累了足够多的专利,并掌控着上游关键材料和设备的技术和供应链,占据着对中国半导体进行制裁、发动科技战的主动权。在产业配套全面落后的情况下,中国在硅基半导体领域的替代进程缓慢。 而在第三代半导体产业中,中国企业与海外龙头的差距相对更小,发达国家可以用来制裁和控制中国第三代半导体发展的手段和技术也十分有限,因此第三代半导体是中国企业实现半导体产业快速发展及本土化的重要赛道。
AI访谈数据图表
摘要
碳化硅材料是第三代半导体的主要原材料,其性能可满足高功率及高频器件的需求,有望在高功率和高频领域部分替代硅: 碳化硅是第三代半导体产业发展的重要基础材料,碳化硅功率器件以其优异的耐高压、耐高温、低损耗等性能,能够有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要求,应用在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有明显优势。 碳化硅器件的意义不仅在于其本身的优异性能,其更是对中国半导体产业提供国产替代的重要发展机遇: 在传统的硅基半导体领域,技术进步已经放缓,发达国家依靠着数十年的研发和布局,积累了足够多的专利,并掌控着上游关键材料和设备的技术和供应链,占据着对中国半导体进行制裁、发动科技战的主动权。在产业配套全面落后的情况下,中国在硅基半导体领域的替代进程缓慢。而在第三代半导体产业中中国企业与海外龙头的差距相对更小,发达国家可以用来制裁和控制中国第三代半导体发展的手段和技术也十分有限,因此第三代半导体是中国企业实现半导体产业快速发展及本土化的重要赛道。 中国碳化硅产业总体落后于以美国、日本为代表的发达国家,其产业链逐个环节均由西方发达国家占据主导地位:中国碳化硅的产业链上游为衬底材料、中游外延材料、下游为射频器件和功率器件,以及终端应用领域新能源汽车、光伏、5G通信等领域。
中国碳化硅行业研究行业定义
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Prompt
碳化硅是一种高性能、高温材料,由碳和硅元素组成。碳化硅具有优异的耐热、耐腐蚀、抗磨损、高硬度、高强度和高导热性等特点,被广泛应用于电子、机械、化工、航空航天和冶金等领域。 碳化硅行业最常用的定义有以下几种: 1. 以SiC为主要原料的制品,包括碳化硅粉末、碳化硅陶瓷、碳化硅热板等。 2. 以碳化硅为主要成分的陶瓷材料,包括SiC、Si3N4等。 3. 碳化硅陶瓷是一种高科技陶瓷材料,具有高硬度、高强度、高温稳定性和耐腐蚀性等特性。 这些定义之间的区别和差异在于定义的角度和范围不同。第一种定义是从碳化硅制品的原料和种类角度出发,强调了碳化硅制品的多样性和广泛应用。第二种定义则从碳化硅陶瓷材料的成分和种类角度出发,突出了碳化硅陶瓷的高性能和多元化。第三种定义则更加强调了碳化硅陶瓷的高科技性和高端性质,重点是突出碳化硅陶瓷的高级特性和应用。 总之,不同的定义角度和范围,让我们更全面地了解了碳化硅行业的多样性和特点。
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硅是制造第一代半导体芯片及器件最为主要的原材料,但其性能已经难以满足高功率及高频器件的需求,碳化硅(SiC)材料是第三代半导体的主要原材料,有望在高功率和高频领域部分替代硅。碳化硅是第三代半导体产业发展的重要基础材料,碳化硅功率器件以其优异的耐高压、耐高温、低损耗等性能,能够有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要求。在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有明显优势。除了更耐高压,SiC功率器件在开关频率、散热能力和损耗等指标上也远好于硅基器件,主要体现在:(1)阻抗更低,可以缩小产品体积,提高转换效率;(2)频率更高,碳化硅器件的工作频率可达硅基器件的 10 倍,而且效率不随着频率的升高而降低,可以降低能量损耗。
[1]
1:https://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1631431655&ver=3309&signature=e-wJAeCb2pr4wa7aXhsv9EMSb277txBMU06k7IzwKgS70uJTmTUXRdEIUKoF2MrapHQuJtdnwApQifAAVMpFQg8lle9MkyoE4nhhiy7u48yqavqcq08YAE-WlLcJCm4w&new=1
2:www.chemicalbook.com
3:1.第三代半导体材料-碳化硅介绍 2.碳化硅产业链分解
1.第三代半导体材料-碳化硅介绍 2.碳化硅产业链分解
中国碳化硅行业研究行业分类
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Prompt
碳化硅行业分类的主流标准包括产品种类、应用领域和生产工艺等。其中,以产品种类为分类标准最为主流,主要分为黑碳化硅和绿碳化硅两类。 黑碳化硅是指以石墨和高纯石英为原料,在高温条件下进行热解反应制得的碳化硅。黑碳化硅具有高硬度、高热传导性、高化学惰性等特点,广泛应用于磨料、切割、陶瓷、电子等领域。其中,磨料领域占据了黑碳化硅行业的主导地位,其应用范围包括砂纸、砂轮、砂布、磨具等领域,被广泛应用于金属、石材、木材等物料的精密加工和表面修整。 绿碳化硅是指以石墨和沙子为原料,在低温条件下进行反应制得的碳化硅。绿碳化硅具有高强度、高断裂韧性、高抗磨性等特点,广泛应用于陶瓷、建材、电子等领域。其中,陶瓷领域是绿碳化硅行业的主要应用领域,其应用范围包括陶瓷包装、瓷砖、卫浴用品等领域,被广泛应用于家居建材、工业制品等领域。 从生产工艺上看,黑碳化硅和绿碳化硅的生产工艺是有所不同的。黑碳化硅的生产主要采用电热炉热解法,而绿碳化硅则采用电弧炉热解法。其中,电热炉热解法具有工艺简单、能源消耗低等优点,但是会导致产量低、产品质量不稳定等问题;而电弧炉热解法则具有生产效率高、产品质量稳定等优点,但是会导致工艺复杂、能源消耗高等问题。 总的来说,黑碳化硅和绿碳化硅是碳化硅行业的两大主流产品,两者在应用领域、生产工艺等方面存在差异。在未来,随着碳化硅行业的不断发展和创新,各种新型碳化硅产品的出现,也将会进一步丰富碳化硅行业的分类标准和产品种类。
开通头豹会员
半导体芯片分为集成电路和分立器件,但不论是集成电路还是分立器件,基本结构可划分为“衬底-外延-器件”结构。
碳化硅分类
碳化硅衬底
SiC产业链的上游环节,其价值量占比占产业链46%,为最核心的环节。SiC衬底由 SiC 粉经过长晶、加工、切割、研磨、 抛光、清洗环节最终形成衬底。其中 SiC 晶体的生长为核心工艺,核心难点在提升良率。类型可分为导电型、和半绝缘型衬底,分别用于功率和射频器件领域。
碳化硅外延片
SiC外延片属于SiC产业中游环节,其价值量占比占产业链23%。SiC外延片本质是在衬底上面再覆盖一层薄膜以满足器件生产的条件。SiC外延片具体分为:(1)导电型 SiC 衬底: 用于 SiC 外延,进而生产功率器件用于电动汽车以及新能源等领域。(2)半绝缘型 SiC 衬底: 用于氮化镓外延,进而生产射频器件用于 5G 通信等领域。
碳化硅器件制造
SiC器件制造属于是SiC产业链的下游环节,其价值量占比占产业链约 20%(包括设计+制造+封装)。SiC功率器件的生产分为芯片设计、芯片制造和封装测试环节。主要应用在新能源汽车、电源设备、光伏等领域。目前中国碳化硅器件厂商以IDM为主,少量为纯设计企业。
[2]
1:https://new.qq.com/rain/a/20210617a0465500
2:https://www.chongdiantou.com/wp/archives/70133.html
3:1.碳化硅需求大爆发!国产化替代空间巨大 2.碳化硅写入十四五规划,快充市场成为第三代半导体突破口
1.碳化硅需求大爆发!国产化替代空间巨大 2.碳化硅写入十四五规划,快充市场成为第三代半导体突破口
[3]
1:https://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1657765984&ver=3919&signature=DdE3KadePBqD3pZdPFuS9242LTwFgxtMtCxVjtELBIUjszWWGEMhZaG*SLvzZWzgB10qUjtV9RV8MlF4RksYciSXDF0DXKeOQAudkN-3Mu186w688Ma9*11m0g73ThI*&new=1
2:利物资本:碳化硅衬底设备行业深度报告
利物资本:碳化硅衬底设备行业深度报告
中国碳化硅行业研究行业特征
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Prompt
中国碳化硅行业特征分析 商业模式:碳化硅行业主要采用B2B模式,即企业之间的商业合作模式,主要包括供应商、加工商、分销商、终端用户等。供应商主要是生产碳化硅原材料的企业,加工商主要是将原材料进行加工生产碳化硅制品的企业,分销商主要是销售碳化硅制品的企业,终端用户主要是使用碳化硅制品的企业。其中,分销商在整个产业链中的角色相对重要,他们有着更广泛的市场渠道,可以将碳化硅制品推向更广泛的用户。 竞争环境:碳化硅行业竞争环境激烈,主要竞争因素包括产品质量、价格、交货期、售后服务等。国内碳化硅行业主要集中在河南、山东、江苏、浙江等地,其中河南省是国内碳化硅行业的主要生产地。目前,碳化硅行业中的龙头企业主要有中材科技、威龙股份、新日恒力等,这些企业具有较强的技术和市场竞争力。 用户画像:碳化硅制品的主要用户包括冶金、电子、石油化工、航空航天等行业,这些行业对碳化硅制品的需求量较大。同时,随着新能源汽车、光伏、LED等新兴产业的快速发展,碳化硅制品也逐渐被应用于这些领域。根据中国碳化硅行业协会发布的数据,2019年碳化硅行业的主要销售领域为电子、石油化工、冶金、航空航天、核工业等行业,其中电子行业占比最高,达到了48.77%。 结论: 从以上分析可以看出,中国碳化硅行业的商业模式以B2B为主,分销商在整个产业链中的角色相对重要。碳化硅行业的竞争环境激烈,主要竞争因素包括产品质量、价格、交货期、售后服务等。碳化硅制品的主要用户包括冶金、电子、石油化工、航空航天等行业,其中电子行业占比最高,达到了48.77%。随着新能源汽车、光伏、LED等新兴产业的快速发展,碳化硅制品也逐渐被应用于这些领域。由此可见,碳化硅行业的发展前景较为广阔,但同时需要注意保证产品质量和价格竞争力,以满足不断增长的市场需求。
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行业前景好,中国政府陆续颁布支持性政策,引导行业国产替代进程,伴随着新能源汽车井喷发展,对碳化硅需求增大,攻关技术点多,样品到批量生产约5年。
1
相关政策助力发展
政策利好
中国政府部门相继出台红利政策,将碳化硅产业纳入原材料重点发展产业,为碳化硅产业发展提供良好的政策环境,加速半导体产业国产替代的进程。碳化硅器件的意义不仅在于其本身的优异性能,其更是对中国半导体产业提供国产替代的重要发展机遇。
2
受益新能源车爆发
市场需求大
新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动。SiC 功率器件主要应用于新能源车逆变器、DC/DC 转换器、电机驱动器和车载充电器(OBC)等核心电控领域,以完成较 Si 更高效的电能转换。预计随着新能源车需求快速爆发,以及 SiC 衬底工艺成熟、带来产业链降本增效,产业化进程有望提速。
3
进场壁垒高
技术门槛铸就高进场壁垒
碳化硅技术难点主要集中在长晶、外延、器件可靠性及验证上。根据 Wolfspeed 介绍,碳化硅衬底从样品到稳定批量供货大约需要 5 年时间;叠加车规级器件 长验证周期,碳化硅市场的进入壁垒相对较高。
[4]
1:https://mp.weixin.qq.com/s/d---AK3YHoWLdf7h5l_crg
2:https://news.ifeng.com/c/83xb9dFMhHW
3:1.碳化硅衬底的国产化进程 2.半导体国产化比例不足20%,美国制裁下中国如何建设自主核心技术
1.碳化硅衬底的国产化进程 2.半导体国产化比例不足20%,美国制裁下中国如何建设自主核心技术
[5]
1:物力资本: 碳化硅衬底设备行业深度报告
物力资本: 碳化硅衬底设备行业深度报告
“碳化硅已关联1篇产业链
词条作者链
林思瀚·头豹分析师
2022-10-28
修改“碳化硅”词条报告
林思瀚·头豹分析师
2022-07-12
发布“碳化硅”词条报告
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行业定义
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产业链分析
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行业规模
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政策梳理
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竞争格局
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