一、前言

　　Wolfspeed位于纽约的新建200mm 碳化硅 (SiC) 制造工厂于今年四月份举行了开业仪式，预计2024年开始生产8英寸碳化硅功率器件，意法半导体 (ST)、罗姆 (Rohm)、II-VI等国外大厂也都有对外宣布扩建8英寸碳化硅产品的生产计划。

　　国外大厂之所以渐渐向8英寸转型，主要是市场需求不断拉大以及技术的更迭。随着功率半导体器件使用场景日益丰富，对性能要求的不断提高以及工作环境更加恶劣，硅 (Si) 基器件的使用受到其材料特性的限制，在某些应用场景难以满足要求。碳化硅材料耐高压、高频、高开关频率的性能，加之成本考量，使碳化硅功率器件在650V-3.3kV的应用场景下更加突出。

　　随着电动汽车、光伏发电等应用领域初次导入碳化硅功率产品，人们了解到了这种材料带来的优势，这一开端带动了碳化硅功率产品的研发热潮，从650V到1200V再到1700V甚至更高，这些研发成果又进一步促进了应用端产品的技术创新，尤其是电动汽车行业近几年发展迅速，碳化硅功率产品的导入推动了整车平台从400V向800V发展的趋势，这一趋势也拉动了更大的车规级碳化硅功率产品市场需求。

　　应用端对于碳化硅功率产品的需求越来越大，潜在市场十分可观，国外大厂起步早，技术相对成熟先进，在全球碳化硅功率器件市占率上也占据了绝对的优势，国内的厂商面对技术的变革以及市场的红利，纷纷加码该赛道，扩建厂房产线，加快追赶先进技术。

二、碳化硅功率产品的应用优势

　　目前市面上半导体材料应用较多的是Si、SiC、GaN这三种原材料， SiC (碳化硅) 作为一种新材料，它的物理特性具有相当大的优势，可以运行在更高的电压，达到更高的效率，让功率器件满足短薄小的要求，耐高温的特性也可以减少很多散热组件来降低体积。

　　基于材料的不同特性以及成本的考量，不同材料的功率器件应用领域范围也有所差别，硅在电压范围25V-1.7KV仍是主流，适用于从低到高功率的应用;碳化硅适用电压范围为650V-3.3KV，适用于开关频率从中到高的大功率应用;而氮化镓适用的电压范围是80V-650V，适用于开关频率最高的中等功率应用。

　　综上，就现阶段来看碳化硅功率产品更适合应用于中高频的大功率场景，在这些场景中碳化硅能展现出其他材料不具备的优势，或者在某些应用场景导入碳化硅功率产品有助于提高整体系统的功率密度，降低损耗，对高温的耐受能力更强使其节省了散热组件，减少系统的体积和重量。

三、国外市场发展概况

（一）各国大力扶持，技术和产品商业化加速

　　随着全球贸易摩擦持续发酵和逆全球化浪潮加剧，碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，近年来一直是各国贸易战的焦点。2020年以来，全球新冠疫情爆发、美国技术封锁和贸易禁令的升级、俄乌冲突导致的部分供应链中断等等外部因素使各国的碳化硅产业发展受到了冲击，欧美日也未能独善其身。

　　因此，许多国家将碳化硅材料的发展上升到国家层面，欧美日不断公布涉及碳化硅材料的第三代半导体产业发展计划或科研项目，旨在以政策和市场双驱动的方式推动该产业链的发展，部署抢占制高点。

　　碳化硅衬底及外延方面，国际上6英寸晶圆片商用化已经很成熟，龙头企业的产能都被合作厂商提前锁定，为了满足未来市场的需求，主流大厂陆续公布了8英寸碳化硅晶圆片的生产计划。

　　未来几年随着大厂的8英寸碳化硅晶圆片产线陆续投产，全球碳化硅晶圆片的产能也将进一步扩大，晶圆尺寸的变化会对该产业产生一系列的影响。据Wolfspeed财报说明上的数据，单从晶圆加工成本来看，从6英寸升级到8英寸，晶圆成本是增加的，但从8英寸晶圆中获得的die数量可增加更多，最终的芯片成本将更低。

（二）完善产业布局，仍占较大市场规模

　　根据YOLE的报告数据，2021年全球碳化硅市场总体规模为$10.9亿美元，国外六大家龙头企业市场规模占比约为95%，垄断了全球绝大部分市场规模，其中意法半导体最早量产并大量应用于特斯拉Model 3，抢先占据了市场份额。

　　在过去的几年时间里，全球碳化硅市场上相关企业动作频频，随着新能源汽车及光伏逆变器领域市场需求的扩大，龙头企业的现有产能已经满足不了未来的发展，罗姆 (Rohm)、英飞凌 (Infineon)、意法 (ST)、wolfspeed等通过调整业务领域、整合收购等方式积极地布局上下游产业链，以此确保产能稳定。

　　根据此表可以看出，此类扩产的计划主要集中于碳化硅衬底及外延，各大厂商之间也有合作，许多龙头企业2022年甚至2023年的产能已被锁定。通过扩产计划的时间节点以及8英寸碳化硅晶圆的布局进度来推测，2025年至2027年将会是碳化硅材料产能大量释放的时间段。

　　根据Yole预测的全球碳化硅功率器件市场，2027年全球总市场规模达到了62.97亿美元，其中电动汽车市场为49.86亿美元，占比达到了79%，相比于2021年碳化硅在电动汽车市场领域的应用扩大了约7.3倍，占比增加了16%。可见，电动汽车仍然是碳化硅功率器件的最大潜在应用市场，且该市场前景广阔，光伏应用的发展也将进一步刺激市场的增长。

四、国内市场发展概况

（一）各级政策驱动，研发实力提升

　　近几年国家发布的有关集成电路或电子元器件的相关政策中，大部分都提到了要重点培育碳化硅等第三代半导体产业的发展，支持关键短板产品及技术攻关，在财税、投融资、研究开发、人才等方面都出台了鼓励引导性政策。

　　2020年的多次重要会议都提出了推进新型基础设施建设，自此新基建成为国家和各地方高质量发展的重要抓手。新基建包含5G基建、特高压、城际高速铁路和轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能和工业互联网等七大领域，而以碳化硅为代表制备的功率器件是新基建建设的关键核心产品，新基建领域未来的发展离不开碳化硅功率产品的助力。

　　另外，习近平总书记提出了“四个革命、一个合作”的能源安全战略，承诺中国在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。实现“碳达峰、碳中和”的关键在于加快推进清洁能源替代，碳化硅材料和技术对于建成高效的能源网络起到至关重要的作用，可助力实现光伏、风电、特高压输电、电动汽车等领域的电能高效转换，推动能源绿色低碳发展。

　　根据国家政策导向，国内各个省份都有布局碳化硅，其中江浙沪、广东地区相关厂商最为密集，分析原因主要为以下几点：一是该地带有优越的地理位置，海陆空三方面的交通都很便利，可以降低运输成本;其二是江浙沪、广东等地区有很多车企、光伏逆变器等应用端厂商，靠近更多的潜在客户;其三是江浙沪地区人才储备能力较强，有利于培养碳化硅产业技术人才。

　　总体来看，国内厂商相较于国外起步较晚，就衬底及外延来讲，各尺寸的量产时间较晚，大尺寸的产品供应相对落后，部分环节的原材料及配套设备对国外的依赖度较高，但在政策方针的引导驱动下，国内许多厂商开始转型或新建产线研发碳化硅相关产品。到目前为止国内衬底及外延已经逐渐由4英寸发展至6英寸，其中山西烁科晶体于2021年8月份成功研制出了8英寸碳化硅衬底，正在渐渐缩小与国外成熟技术之间的差距。

　　器件与模块方面，在应用端技术需求的驱动下，碳化硅功率器件的规格不断发展，从650V到1200V，再到 1700V甚至3300V,越来越多的大功率应用场景可以通过导入碳化硅功率产品来提升整体的性能。未来电动汽车、光伏发电等领域或许会在碳化硅功率产品的参与下实现更多的“不可能”。

（二）国内应用市场推动产业规模快速增长

　　根据国内应用端的现阶段发展来看，碳化硅功率产品的主要应用领域和市场成长的主要驱动力为电动汽车和光伏发电领域。碳化硅功率产品在电动汽车领域的应用主要是主驱逆变器、OBC、DC-DC、直流充电桩，在光伏发电领域主要应用在光伏逆变器及储能变流器。

　　其中电动汽车市场发展的比较迅猛，当前，电动汽车行业正在发生两大变化，一是部分功率半导体材料由硅转向碳化硅，二是电压平台从400V升级到800V。电动汽车为了满足大电流、高电压的需求，搭载的功率半导体数量也有所提升，碳化硅功率器件的渗透率也将逐年增加。

　　在电动汽车中导入碳化硅功率模块是一个循序渐进的过程，假设2025年碳化硅功率器件在电动汽车上的渗透率可达到20%，依据上表中推算出的B级及以上车型销量，按照2辆车消耗一片6英寸碳化硅晶圆，2025年国内电动汽车市场对6英寸碳化硅晶圆片的需求可达到46.6万片，月需求量达到3.9万片。日后，A级、A0、A00级电动汽车的OBC也有可能导入碳化硅功率产品，且根据乘联会的数据统计整理，该量级车型在国内电动汽车销量中占比高达62%，这将进一步扩大车规级碳化硅功率产品的市场规模。

　　光伏方面，近几年国家大力扶持太阳能发电，在发电过程中所需的核心组件就是光伏逆变器。光伏逆变器的主要功能是将太阳电池组件产生的直流电转化为交流电，并入电网或供负载使用。许多厂商已经推出了导入碳化硅功率产品的逆变器，以此来提高发电效率，并且有利于提高光伏逆变器的使用寿命。

       由此可见，光伏及储能逆变器双力驱动，国内碳化硅市场空间将进一步释放。在市场的带动下，国内厂商正在加速布局碳化硅产业。

五、总结

　　纵观国内外市场的整体状况，碳化硅材料的崛起是有目共睹的，国内相关企业可以说是爆发式增长，从某种意义上讲，现阶段这种变化是应用的产物。因为与传统的硅基器件相比，它在成本上一开始并不占优势，但是应用的引领让碳化硅材料有了广阔的前景。

　　自特斯拉Model 3车型导入碳化硅功率模块，便在电动汽车行业催生了一种“特斯拉效应”，“特斯拉效应”带动的碳化硅上车热潮只是一个开端，许多应用领域都看到了碳化硅特性所带来的优势。未来随着碳化硅功率产品进一步在光伏发电、轨道交通、特高压输变电、军工等领域的导入，将推动整个产业扩张。

　　随着产业的发展和半导体制程的演进，在设计、技术研发上的成本拉高，生产制造的费用也不停垫高，再加之自2020年疫情所带来的反思，半导体产业链一条龙的运作模式逐渐出现变化，半导体市场逐渐走向专业分工，例如晶圆、IC设计、制造代工、封测等流程，形成更多半导体产业的切分。国内近几年的碳化硅项目接连不断，不论是IDM模式还是各领域切分的模式都各有优劣，若能够以产业集群的方式完善产业生态建设，以产业聚集带动经济发展，将各切分领域的企业聚拢起来，既可以加强各企业间的合作，未来也将反哺地方经济或上下游的产业。

　　综上，国内目前正处于加速追赶的阶段，通过各级政府的大力扶持，各企业之间的紧密合作研发，在技术、资金、市场应用的推动下，碳化硅功率产品的迭代速度会不断加速。