1月12日英飞凌宣布正在扩大与碳化硅供应商的合作，已与Resonac签署一份新的采购长单，补充并扩大了双方2021年签订合同，Resonac前身为昭和电工，是全球最大的碳化硅外延片供应商，目前已量产6英寸碳化硅衬底，8英寸碳化硅外延片样品也已出货。

稍早前1月9日东尼电子发布关于签订重大合同公告，子公司东尼半导体2023年将向T客户交付13.5万片6英寸碳化硅衬底，含税销售金额合计6.75亿元，已超过公司2021年全年营收13.39亿元的一半，2024年和2025年还将分别交付30万片和50万片。

此外，日本半导体龙头罗姆（ROHM）已经在福冈正式量产碳化硅功率半导体，并计划到2025财年最高向碳化硅功率半导体投资2200亿元，是2021年计划投资额的4倍；Wolfspeed近日宣布与奔驰建立合作关系，未来将向奔驰提供碳化硅功率半导体。

国内厂商也在加速碳化硅业务布局，三安光电将在2024年批量供应碳化硅芯片；晶盛机电已生产出8英寸碳化硅晶体，6英寸碳化硅产品已通过下游部分客户验证；天科合达也在2022年11月发布了8英寸碳化硅产品。

随着下游需求快速增长，碳化硅产业将加速扩张，本文我们来对碳化硅产业链进行一下分析。

性能较硅更好，市场空间成长大

作为第三代半导体材料，碳化硅相较硅带隙更宽，工作温度以及击穿电压更高，同时碳化硅的饱和电子迁移速率是硅的两倍，因此，碳化硅具有良好的耐热性、耐高压性以及导电性，碳化硅器件具有效率高、开关速度快等优点，在降低产品能耗、提升能量转换效率的同时减小了产品体积，是制造下一代高压功率器件的理想材料。

与传统硅片器件相比，碳化硅器件可减少约50%的电导通损耗，在新能源汽车中使用可提高车辆5%-10%的续航里程，同时降低约20%的电能转换系统成本，利用其体积小的优点还可以实现器械小型化。

虽然硅未来仍是半导体主要使用材料，但碳化硅渗透率会快速提高，根据Yole预测，2024年碳化硅材料市场渗透率将会接近10%，全球碳化硅功率半导体市场规模将从2021年的10.9亿美元增长至2027年的62.97亿美元，CAGR超过34%。

资料来源：Yole，钛媒体产业研究部

衬底是产业链核心，导电型衬底国产化率低

从碳化硅产业链来看，包括衬底、外延、器件、封测及设备环节，由于碳化硅单晶生长难度高，衬底制造困难，因此衬底是碳化硅芯片的核心，同时也在产业链中价值占比最高，成本约占器件总成本的50%。

与传统硅晶圆相比，碳化硅衬底生长速度慢、制备难度较大，其产能和成本是限制碳化硅行业发展的主要因素，目前碳化硅衬底单晶的生产方法主要有PVT（物理气相传输）、HTCVD（高温化学气相沉积）以及HTSG（高温溶液生长）方法。

PVT法设备简单、操作简便、生产成本较低，是目前大部分碳化硅衬底厂商主要使用的方法，即通过加热高纯碳化硅粉末使其升华，然后在籽晶上生长，但该方法效率较低，与2-3天能拉出2m长的硅棒相比，碳化硅7天只能生长2cm。

HTCVD法即通过直接加热碳烃和硅烃化合物反应，将反应后的气态碳化硅生长在籽晶上，虽然与PVT法相比该方法省去了提纯碳化硅粉末的过程，但生产成本同样较高且衬底缺陷较多。

相比之下，HTSG法是将碳化硅溶解后析出碳化硅单晶的过程，该方法可在较低温度下实现碳化硅的生长，生长的晶体尺寸更大同时缺陷较少，相比前两种方法碳化硅生长速度大幅提高，但该方法由于金属助溶剂可能会掺入到生长的晶体中难以控制，目前仍在研究阶段，尚未实现商业化应用。

碳化硅衬底按导电性能不同分为半绝缘型碳化硅衬底和导电型碳化硅衬底两种，全球半绝缘型碳化硅衬底市场集中度较高，Wolfspeed、II-IV以及天岳先进三家市场份额之和超过95%，其中天岳先进为国内半绝缘型碳化硅衬底龙头，市场份额为30%。

而全球导电型碳化硅衬底市场主要由美日厂商主导，头部厂商Wolfspeed、II-VI和SiCrystal三家2020年市场份额之和达到89%，其中Wolfspeed一家市场份额就达到62%。

碳化硅衬底经过外延生长得到外延片，外延环节占碳化硅器件成本的20%左右，在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延片，用于制备HEMT等射频器件，碳化硅基氮化镓射频器件具有碳化硅的高导热性的同时还具有氮化镓在高频段下大功率射频输出的优势，主要应用于信息通讯以及无线探测等领域。

在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延片，用于制备SBD、MOSFET以及IGBT等功率器件，凭借其具有的高电压、大电流、高温、高频和低损耗等优点，主要应用于新能源汽车、光伏和储能等领域，而随着下游市场对功率器件需求的快速增加，导电型碳化硅衬底以及外延片成为市场关注焦点。

全球碳化硅功率器件市场主要由欧美厂商主导，2021年Infineon（英飞凌）与STMicro（意法半导体）碳化硅功率器件市场份额之和达到59%，其他主要厂商主要为Wolfspeed、On Semi（安森美）和ROHM等，国内厂商市场份额较低。

国内8英寸衬底已成功，6英寸产线加速扩产

衬底环节，产业链上相关公司包括天岳先进、天科合达、东尼电子、河北同光、晶盛机电以及世纪金光等。

天岳先进作为国内半绝缘型碳化硅衬底龙头，在国内较早实现了4英寸半绝缘型碳化硅衬底产业化，目前公司半绝缘型衬底产品涵盖4英寸和6英寸；此外，公司6英寸导电型碳化硅衬底已获得多家下游客户验证通过，目前已实现批量出货，8英寸导电型碳化硅衬底自主扩径成功，公司IPO募资25亿元用于6英寸导电型碳化硅衬底项目，预计2026年达产后新增产能30万片/年。

天科合达是国内首先建成碳化硅晶片中试线的企业，产品主要为导电型碳化硅衬底，2021年公司徐州基地6英寸产品产能达到全国首位，2022年11月公司发布8英寸导电型碳化硅衬底产品，预计2023年将实现小规模量产。

外延环节，产业链上相关公司包括三安光电、东莞天域以及瀚天天成等。

三安光电已建成从上游碳化硅衬底、外延到芯片制备和封装的完整产业链，公司碳化硅衬底已通过多家厂商验证。

东莞天域主营业务包括碳化硅外延晶片以及碳化硅外延代工服务等，其中碳化硅外延晶片包括4英寸和6英寸产品，2022年公司开始建设全球首条8英寸碳化硅外延晶片生产线，预计2025年投产，目前公司已开启上市辅导。

瀚天天成主营碳化硅外延晶片及半导体晶片检测业务，公司于2022年3月底通过竣工验收碳化硅产业园二期项目，年产能达20万片，未来三期项目产能将达到140万片。

器件环节，产业链上相关公司包括时代电气、斯达半导、新洁能、扬杰科技以及三安光电等。

时代电气主营轨道交通装备以及新兴装备等业务，公司可生产4英寸和6英寸的碳化硅芯片，2022年4月公司发布关于碳化硅生产线技术提升公告，项目将现有4英寸碳化硅产线提升至6英寸，同时将产能提升到6英寸碳化硅芯片产线的2.5万片/年。

斯达半导主营功率半导体业务，是国内IGBT模块龙头，公司产品包括IGBT、快恢复二极管以及碳化硅等功率芯片，公司车规级SiC MOSFET模块已批量装车应用，2021年3月斯达半导发布包括碳化硅芯片研发及产业化等项目的定增公告，项目建设周期3年，项目达产后将建成年产6万片6英寸碳化硅芯片生产能力。

新洁能主营MOSFET、IGBT等半导体芯片和功率器件业务，产品包括SiC MOSFET、GaN HEMT以及功率模块等，目前公司SiC MOSFET产品正在给客户送样测试，2021年11月公司发布包括SiC/GaN 功率器件及封测的研发及产业化项目定增公告，项目建设周期两年，建成后达到年产2640万只SiC/GaN 功率器件。

扬杰科技主营功率半导体器件及分立器件芯片业务，产品包括MOSFET、IGBT以及SiC等，公司SiC SBD以及SiC MOSFET产品已实现批量出货，2022年公司通过收购楚微半导体40%股权成为楚微半导体第一大股东，2024年底之前将增加一条年产能6万片的6英寸碳化硅芯片生产线。

资料来源：公司公告，钛媒体产业研究部

（本文首发钛媒体App，作者|钛媒体产业研究部。想获得更多科股深度分析，可订阅科股宝VIP栏目。）