特斯拉率先将碳化硅(SiC)应用于Model 3,开启主驱逆变SiC器件的大规模商业化应用。2023年以来已有小鹏G6、极氪X、智己LS6、蔚来EC7、智界S7、极氪007、理想MEGA、后续还有小米、问界M9等高压碳化硅车型上市,新能源汽车已强势拉动碳化硅渗透。
碳化硅具有更宽的禁带、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率,在高压、高频、高温、高功率等领域具有更强的适用性。广泛应用于新能源汽车,光伏、储能、充电桩、工业控制、轨道交通、消费电子等领域。受益于国内新能源汽车加速应用800V高压碳化硅平台,碳化硅产业链有望进入快速成长期。
第三代半导体碳化硅凭借高效率、高功率密度等优异特性,为应用系统“降本+增效”。以新能源汽车主驱为例,根据 ST 测算,碳化硅逆变器效率比 IGBT 逆变器高 3.4%,可以有效提升续航、节省电池成本。此外,由于碳化硅逆变器体积较小,还可搭载成本更低的冷却系统,从而降低整车成本。因此新能源汽车主驱逆变器、车载 OBC、DC/DC 转换器已率先开启 SiC SBD、SiC MOS 的渗透。
新能源车领域将会为碳化硅(SiC)功率器件带来巨大增量,10min续航增加300km。碳化硅器件主要使用在新能源车主驱逆变器、OBC(车载充电机)、DC-DC车载电源转换器和大功率 DCDC 充电设备。随着各大车企相继推出800V电压平台,为满足大电流、高电压的需求,电机控制器的主驱逆变器将不可避免的由硅基IGBT替换为SiC-MOS,带来巨大增长空间。
未来十年获得高达年复合20%以上的快速增长。在2023国际新能源智能网联汽车创新生态大会上,中国工程院院士丁荣军表示,以碳化硅为代表的第三代半导体技术(包括Si-IGBT与SiC二极管相结合的技术)已经开始获得应用,并具有很大的性能及市场潜力,将在未来十年获得高达年复合20%以上的快速增长。未来十年Si-IGBT仍将是功率半导体器件的主流,并将与碳化硅功率器件长期并存。
衬底是碳化硅产业链的核心环节。衬底与外延占据70%的碳化硅器件成本。受制于材料端的制备难度大,良率低,产能小,目前产业链的价值集中于衬底和外延部分,前端两部分占碳化硅器件 成本的47%、23%,而后端的设计、制造、封测环节仅占30%。衬底是碳化硅产业链的核心环节,衬底行业的发展也是未来碳化硅产业降本、大规模产业化的主要驱动力。
相关上市公司及ETF梳理
天岳先进:公司是一家国内领先的宽禁带半导体(第三代半导体)衬底材料生产商。目前,公司主要产品包括半绝缘型和导电型碳化硅衬底。公司自主研发出半绝缘型碳化硅衬底产品,实现我国核心战略材料的自主可控。产品已批量供应至国内碳化硅半导体行业的下游核心客户,同时已被国外知名的半导体公司使用。
三安光电:公司通过IDM模式一体化布局碳化硅业务。碳化硅二极管在2021年新开拓送样客户超过500家,出货客户超过200家,超过60种产品已进入量产阶段,各细分应用市场标杆客户实现稳定供货。6月8日,三安光电公告称,子公司湖南三安与国际巨头意法半导体拟合计出资32亿美元共同设立一家专门从事碳化硅外延、芯片生产的合资代工公司。
露笑科技:公司引进资深科研团队布局碳化硅衬底。公司碳化硅业务主要通过控股子公司合肥露笑半导体材料有限公司实施。
东尼电子:公司募投项目切入碳化硅衬底业务。2021年11月,公司以“年产 12 万片碳化硅半导体材料项目”为募投项目的非公开发行股票发行完成,其中募集资金3.3亿元将投资于该项目,为项目后续发展提供有效的保障,预计将于2023年11月达产。目前公司已拿到碳化硅下游优质外延片生产厂商的来料、成品等检测结果,反馈良好。
斯达半导:国内碳化硅器件龙头,碳化硅器件已批量供应新势力头部厂商,另有10余款新车型定点,多个SiC-MOSFET模块项目定点。公司布局宽禁带功率半导体器件。在机车牵引辅助供电系统、新能源汽车行业控制器、光伏行业推出的各类SiC模块得到进一步的推广应用。在新能源汽车领域,公司新增多个使用全SiC MOSFET模块的800V系统的主电机控制器项目定点。
士兰微:士兰明稼启动SiC功率器件生产线。2022年7月30日公司公告,士兰明镓启动化合物半导体第二期建设,即实施“SiC 功率器件生产线建设项目”。士兰明镓拟建设一条6寸SiC功率器件芯片生产线,主要产品为SiC MOSFET、SiC SBD。本项目是实现士兰微在电动汽车、新能源市场整体战略布局的规划之一。
晶盛机电:目前,公司已建设了6-8英寸碳化硅晶体生长、切片、抛光中试线,6英寸衬底片已通过多家下游企业验证,正处于快速上量阶段,8英寸衬底片处于小批量试制阶段。
中芯集成:公司投资设立芯联动力科技(绍兴)有限公司,芯联动力是车规级碳化硅(SiC)制造及模组封装的一站式系统解决方案提供者,创始股东包括中芯集成、芯联合伙和博原资本、小鹏星航资本、立讯精密家族办公室立翎基金、上汽尚颀资本和恒旭资本、宁德晨道投资、阳光电源等新能源(包括汽车与能源)领域企业旗下的产业投资机构。
扬杰科技:在互动平台回复称,公司持续增强对第三代半导体的研发力度,其中碳化硅系列二极管、MOSFET等系列产品均已经得到多领域国内top客户认可,并实现批量出货。碳化硅晶圆项目厂房建设已经封顶,设备已在陆续进场中,相关产品研发也在持续推进,预计2024年可通线量产。