第三代半导体行业报告（二）：碳化硅东风在即，产业链爆发拐点将至

核心观点

衬底材料改变标志着半导体更新换代。第三代半导体材料为氮化镓GaN、碳化硅SiC、氧化锌ZnO、金刚石C等，其中碳化硅SiC、氮化镓GaN为主要代表。在禁带宽度、介电常数、导热率及最高工作温度等方面碳化硅SiC、氮化镓GaN性能更为出色，在5G通信、新能源汽车、光伏等领域头部企业逐步使用第三代半导体，待成本下降有望实现全面替代。

从产业链角度分析，碳化硅行业主要可分为衬底、外延和器件三个重点环节。其中，衬底在产业链中价值量占比最高，接近50%，国内外市场主要由WolfSpeed、II-VI、山东天岳等SiC衬底制造厂商占据。外延价值量占比23%，国内市场领先企业包括东莞天域和瀚天天成等SiC外延制造厂，国外市场外延环节主要被衬底及IDM厂商包揽。器件价值量占比22%，国内外市场主要由布局SiC器件的传统功率半导体龙头厂商占据。

衬底：制备成本高短期制约SiC规模化发展，大尺寸化加速降本，行业爆发拐点将至。根据后续生长外延层的不同，SiC衬底可以分为半绝缘型衬底（SiC衬底+GaN外延），主要应用于5G通信、卫星等高频需求领域，以及导电型衬底（SiC衬底+SiC外延），主要应用于新能源汽车、光伏发电等高压需求领域。据Yole数据，2020-2025年全球半绝缘型+导电型衬底市场规模CAGR有望超过30%以上。然而因SiC衬底面临长晶速度慢、良率低等问题，导致衬底制备成本过高，制约了行业规模化发展。目前，国内外企业在加速技术提升的同时，逐步将SiC晶圆由6寸向8寸发展，大尺寸化将加速降本，行业有望迎来爆发拐点。

外延：外延技术关乎最终器件性能，高压领域技术亟待突破。外延环节最为重要的参数为厚度及掺杂浓度，主要取决于设计时电压等级的不同。目前，在中低压领域，外延技术已经相对成熟，主要应用于消费、汽车电子、新能源发电等领域，而高压领域，SiC产品拥有更强的竞争力，但目前技术仍处于研发阶段。

器件：SiC器件性能优势明显，国内外企业群雄并起。与硅基MOSFET、IGBT相比，SiCMOSFET在开关效率、损耗、尺寸、频率、体积等指标上都更具有优势。相同规格SiCMOSFET和SiMOSFET相比，体积甚至能够缩小1/10，导通电阻缩至1/200，相同规格SiC-MOSFET和Si-IGBT相比，能量损失小于1/4。在SiC产品性能占据全面优势的背景下，以国内外传统功率大厂为主的各家企业均开始加速布局SiC产品，国内外市场将迎来群雄并起的市场格局。目前，虽然国外企业在技术、产能等方面具有先发优势，但SiC行业发展历史相对较短，国内外差距相对较小，在需求高涨的背景下，国内企业有望加速实现国产替代。

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