碳化硅产业链

碳化硅(SiC)作为第三代宽禁带半导体材料的核心代表,凭借其高禁带宽度、高热导率、高击穿场强和耐高温高压等特性,正在新能源、半导体、航空航天等领域引发技术变革。其产业链主要包括上游的衬底制备和外延生长、中游的器件设计和制造封装,以及下游的多元应用市场。

碳化硅产业链

以下是碳化硅产业链的梳理:

🧱 碳化硅产业链全景梳理

1. 设备环节

碳化硅设备是产业链的基础,覆盖晶体生长、切片、研磨、抛光、外延生长及芯片制造等多个关键工艺步骤。

  • ​​长晶与加工设备​​:​​晶盛机电​​ 是晶体生长设备领域的龙头,其碳化硅单晶炉市占率全球领先,并实现了8英寸长晶设备的量产交付,热场温度控制精度可达±0.5℃。​​晶升股份​​ 也是国内碳化硅单晶炉的主要供应商之一,其设备在技术指标上可达到或优于国外主流厂商水平,并已批量交付给多家下游主流衬底厂商。​​高测股份​​ 则将金刚线切割技术从光伏领域成功延伸至碳化硅领域,推出了国内首款高线速碳化硅金刚线切片专机。​​宇晶股份​​ 和 ​​宇环数控​​ 则专注于碳化硅衬底的切、磨、抛加工环节,其高精密数控设备已实现批量销售,8英寸设备水平达到国际水平。
  • ​​芯片制造设备​​:​​北方华创​​ 作为平台型半导体设备商,产品线覆盖广泛,可为碳化硅芯片制造提供刻蚀、高温退火、氧化、PVD、CVD、清洗机等关键设备,且这些设备均已实现批量销售。
  • ​​其他设备厂商​​:​​大族激光​​ 和 ​​德龙激光​​ 均在研发用于碳化硅材料的激光切片新工艺。

2. 外延片环节

外延生长是在衬底上生长一层具有一定要求的、与衬底晶相同的单晶薄膜(外延层)的过程,其对最终器件的性能至关重要。

  • ​​市场格局​​:全球碳化硅外延片市场呈现“一超多强”态势,​​瀚天天成​​ 与 ​​东莞天域​​ 并称“双雄”,二者均已实现8英寸碳化硅外延片的批量供应,技术实力领跑行业,合计占据国内市场超70%份额。​​普兴电子​​ 等企业也具备较强竞争力。
  • ​​IDM模式布局​​:​​三安光电​​ 作为国内化合物半导体IDM巨头,建立了从碳化硅衬底、外延到芯片制造和封装的全产业链能力。​​民德电子​​ 则通过投资布局了碳化硅外延片制造环节。

3. 衬底环节

衬底是碳化硅产业链中技术壁垒最高、价值占比最大的环节,成本约占器件的47%。根据电学性能的不同,可分为导电型衬底和半绝缘型衬底。

  • ​​导电型衬底(主要用于功率器件)​​:
    • ​​天岳先进​​:全球导电型衬底市占率达22.8%(全球第二),已实现8英寸衬底量产(良率>60%),并发布了12英寸衬底,临港基地年产能规划30万片。
    • ​​露笑科技​​:已实现6英寸衬底量产,成本优势显著,合肥基地年产能达20万片,8英寸良率突破50%。
    • ​​三安光电​​:湖南基地规划年产能36万片6英寸晶圆,8英寸衬底已小批量试产。
    • ​​东尼电子​​:专注射频器件用半绝缘型衬底,在5G基站市占率28%。
  • ​​半绝缘型衬底(主要用于射频器件)​​:除了东尼电子,天岳先进也在该领域有所布局。
  • ​​其他相关企业​​:​​晶盛机电​​ 不仅提供设备,其子公司也量产8英寸导电型衬底。​​天富能源​​ 投资参股了国内碳化硅衬底企业天科合达。需要指出的是,用户列表中的​​宁德时代​​(动力电池巨头)和​​瑞纳智能​​(供热解决方案提供商)并非典型的碳化硅衬底制造企业,其主营业务与碳化硅衬底关联度不高。

4. 器件与模块环节

器件制造是将外延片加工成各种半导体器件(如二极管、MOSFET、模块等)的过程,是连接材料和应用的桥梁。

  • ​​功率器件(新能源汽车、光伏、智能电网等)​​:
    • ​​斯达半导​​:国内唯一获Tier1车规认证的SiC模块供应商,车规级SiC MOSFET良率达90%,客户包括蔚来、小鹏等。
    • ​​时代电气​​:轨道交通巨头跨界新能源,自研1200V SiC MOSFET导通电阻全球最低,其碳化硅业务在2026年上半年营收同比增长210%。
    • ​​扬杰科技​​:产品覆盖SiC SBD和MOSFET,进入小米、比亚迪供应链,1200V产品通过AEC-Q101认证,在光伏/充电桩领域批量出货。
    • ​​新洁能​​:光伏级SiC二极管龙头,光伏逆变器月出货达20万只,客户含阳光电源、固德威。
    • ​​三安光电​​:作为IDM厂商,其碳化硅功率器件已供应蔚来、小鹏等车企。
  • ​​射频器件(5G通信、雷达等)​​:主要由半绝缘型衬底制备的氮化镓射频器件构成,用于通信基站和雷达应用的功率放大器。​​国星光电​​等企业在此领域有所布局。

5. 下游应用市场

碳化硅器件凭借其优异性能,在下游多个领域加速渗透:

  • ​​新能源汽车​​:是碳化硅功率器件最大的应用市场,2026年占比达73.1%。应用于主逆变器、车载充电器(OBC)、DC/DC转换器及充电桩,能显著降低系统体积重量、提高效率。
  • ​​光伏新能源​​:碳化硅功率器件用于光伏逆变器,转换效率可从96%提升至99%以上,能量损耗降低50%以上。预计2026年碳化硅光伏逆变器占比将达到50%。
  • ​​轨道交通​​:碳化硅器件应用于牵引变流器,能降低能耗、减小体积和重量,提升系统效能。
  • ​​智能电网​​:碳化硅器件在高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀等装置中具有重要应用。
  • ​​5G通信​​:碳化硅基氮化镓射频器件是5G基站功率放大器的理想选择,具有良好的导热性能、高频率、高功率优势。

💎 总结与趋势

碳化硅产业正迎来高速发展期,其增长主要由新能源汽车、可再生能源和5G通信等下游需求驱动。从技术层面看,衬底正从6英寸向8英寸迁移,这将是降低成本和提升产能的关键。在竞争格局上,海外巨头目前仍占据主导,但国内企业在各环节的技术进步和产能扩张速度迅猛,国产替代进程正在加速。

​​核心趋势包括​​:

  1. ​​技术迭代​​:8英寸衬底良率提升是行业共同挑战和焦点,将成为降低成本的关键。
  2. ​​产能扩张​​:国内外主要厂商均在积极扩产,以满足市场快速增长的需求。
  3. ​​应用渗透​​:在新能源汽车、光伏等领域的渗透率将持续提升,同时在智能电网、工业控制等新领域的应用也在不断拓展。
  4. ​​国产替代​​:从设备、材料到器件,国内产业链各环节的企业正在快速成长,国产化率有望持续提升。

希望以上梳理能帮助您全面了解碳化硅产业链。

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