碳化硅行業(yè)專題研究報告：新能源車普及加速碳化硅產(chǎn)業(yè)迎機(jī)遇

碳化硅行業(yè)專題研究報告：新能源車普及加速，碳化硅產(chǎn)業(yè)迎機(jī)遇報告綜述：新能源車全球普及加速，功率密度標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)提升為

SiC產(chǎn)業(yè)落地提供契機(jī)。歐盟

方面，在民眾訴求的推動下，歐盟的碳排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，現(xiàn)行的碳排放標(biāo)準(zhǔn)要

求

2021

年生產(chǎn)的乘用車碳排放量滿足

95g/km，我們認(rèn)為在此嚴(yán)苛要求下，新能

源汽車或?qū)⑻娲加蛙?。美國方面，拜登上臺帶來美國新能源政策轉(zhuǎn)向，并計劃

于

2050

年實(shí)現(xiàn)碳中和，我們認(rèn)為政府方面也希望借助特斯拉等頭部企業(yè)助力美

國汽車制造業(yè)在新趨勢下保持領(lǐng)先地位。中國方面，2019

年中國石油對外依存

度超過

70%，我們認(rèn)為電動車對保障能源安全至關(guān)重要，且中國憑借市場空間、

工程師紅利等優(yōu)勢，有望借助汽車電動化實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展彎道超車的目標(biāo)。我

們看到，在各國制定的電動車發(fā)展路線圖中，功率密度標(biāo)準(zhǔn)逼近主流

Si基器件

的性能極限，SiC器件成為理想替代。我們認(rèn)為

SiC有望在電動汽車產(chǎn)業(yè)加速發(fā)

展及滲透率提升的雙重推動下迎來需求快速成長。SiC解決電動車三大需求痛點(diǎn)，規(guī)模普及即將到來。我們認(rèn)為，SiC有望從以下三

個方面解決

Si基器件的痛點(diǎn)問題：1）續(xù)航里程是電動車的一大痛點(diǎn)，根據(jù)英飛

凌數(shù)據(jù)，SiC器件整體損耗相比

Si基器件降低

80%以上，導(dǎo)通及開關(guān)損耗減小，

有助于增加電動車?yán)m(xù)航里程；2）輕量化的實(shí)現(xiàn)。SiC器件具備高飽和速率、高電

流密度、高熱導(dǎo)率的特點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)電控模塊小型化、周邊系統(tǒng)小型化、冷卻

系統(tǒng)簡單化，從而減輕整車重量；3）滿足

800V高電平要求。為配合快充應(yīng)用，

車內(nèi)電平向更高的

800V提高是大勢所趨，在

1200VIGBT車規(guī)產(chǎn)品難以普及的背

景下，使用

SiCMOSFET是良好的解決方案。我們認(rèn)為，目前

SiC無法大規(guī)模商用

的主要矛盾在于成本高昂，但根據(jù)我們的測算，在新能源車平價目標(biāo)成本假設(shè)下

（三電成本與傳統(tǒng)動力總成價格相當(dāng)），若

SiC的器件成本下降至硅基器件的

2

倍時，其經(jīng)濟(jì)效益有望助推

SiC在全系列車型全面普及。小器件大市場，中國車用

SiC市場將迎來高速成長。我們測算，2025

年中國電動

車及快充樁將帶來

62

億元/78

億元的

SiC器件/模塊市場空間（模塊中包含器件

成本），2021-25

年

CAGR高達(dá)

58%/35%。從產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)來看，我們測算

SiC襯

底及外延片價值量合計占比超器件總價值量的

60%，2025

年中國本土導(dǎo)電型襯

底片需求超

100

萬片，行業(yè)上游重要性強(qiáng)，需求空間廣闊。我國企業(yè)目前已經(jīng)能

實(shí)現(xiàn)

6

寸片規(guī)模量產(chǎn)，8

寸片與海外的技術(shù)差距正在縮小。新能源車全球普及加速，碳化硅產(chǎn)業(yè)落地迎機(jī)遇歐洲：碳排放標(biāo)準(zhǔn)倒逼新能源車對傳統(tǒng)燃油車進(jìn)行替代歐洲推出碳中和時間表。歐洲議會

2019

年

11

月宣布?xì)W洲進(jìn)入“氣候緊急狀態(tài)”，歐盟委員

會在

2019

年

12

月啟動了“綠色新政”，將

2030

年減排目標(biāo)提升至

50-55%，并確定了

2050

年實(shí)現(xiàn)碳中和，碳排放要求日趨嚴(yán)格。歐洲自

2009

年以來多次制定碳排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行的碳排放標(biāo)準(zhǔn)要求

2021

年生產(chǎn)的乘用車碳

排放量需滿足

95g/km。歐盟委員會在

2014

年提出到

2021

年，車企生產(chǎn)的乘用車的碳排放

量需滿足

95g/km，不達(dá)標(biāo)的車企將面臨巨額罰款。2018

年歐盟委員會進(jìn)一步明確，在

2021

年的基礎(chǔ)上，2025

年的碳排放量減少

15%；到

2030

年，減少

37.5％，分別降至

81g/km及

59g/km。2019

年歐盟確定

2050

年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，將進(jìn)一步推動更加嚴(yán)格的減排目標(biāo)，

正在推動

2030

年碳排放在

2021

年的基礎(chǔ)上減少

60%的標(biāo)準(zhǔn)制定。在日益嚴(yán)格的碳排放標(biāo)準(zhǔn)下，新能源汽車替代傳燃油車成為必然趨勢。燃油車的發(fā)動機(jī)難

以進(jìn)行本質(zhì)革新，減排空間有限，新車平均碳排放量在

2015

年下降至

119.5g/km后，2019

年反而上升至

122.4g/km。要達(dá)到上述

95g/km的碳排放標(biāo)準(zhǔn)，只能大力發(fā)展新能源汽車，

提升新能源車的占比。美國：民主黨上臺或?qū)⑼苿与妱榆嚠a(chǎn)業(yè)鏈加速升級，促使其重回汽車產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)導(dǎo)地位拜登就任當(dāng)日便簽署行政命令，表示重新加入《巴黎氣候協(xié)定》，并計劃于

2050

年實(shí)現(xiàn)碳中和，有望助推新能源車產(chǎn)業(yè)鏈加速升級。根據(jù)拜登競選推出的《清潔能源革命和環(huán)境

計劃》2，其在氣候領(lǐng)域提出的目標(biāo)是到

2035

年通過可再生能源過渡實(shí)現(xiàn)無碳發(fā)電，到

2050

年美國實(shí)現(xiàn)碳中和，實(shí)現(xiàn)

100%的清潔能源經(jīng)濟(jì)。具體措施包括：恢復(fù)電動車全額

7,500

美

金的稅金抵免，取消目前的企業(yè)補(bǔ)貼

20

萬輛的銷量上限，加快新能源車推廣，并計劃于

2030

年前在高速公路區(qū)域建設(shè)超過

50

萬個充電樁等。我們認(rèn)為民主黨在新能源領(lǐng)域的轉(zhuǎn)

向有望提升美國對于新能源車的政策支持，助推新能源車產(chǎn)業(yè)鏈加速升級。特斯拉等頭部企業(yè)有望助力美國重奪電動汽車制造業(yè)的制高點(diǎn)。汽車產(chǎn)業(yè)作為美國傳統(tǒng)制

造業(yè)的代表之一，二戰(zhàn)以后卻從輝煌走向衰落，我們認(rèn)為主要是其經(jīng)受了兩次沖擊：1）20

世紀(jì)

70

年代起，全球石油危機(jī)使精細(xì)化制造的日本汽車市占率迅速提升，以及

2）2010

年

后德國品牌在中國市場的崛起。根據(jù)美國商務(wù)部統(tǒng)計，美國汽車行業(yè)產(chǎn)值占

GDP的比重，

由

1978

年的

1.9%降至

2018

年的

0.8%。我們認(rèn)為，由于汽車制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條長、上下游相

關(guān)行業(yè)豐富，汽車產(chǎn)業(yè)對

GDP的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于增加值本身，行業(yè)地位尤為重要。我們認(rèn)為拜

登政府的新能源政策將成為美國電動汽車市場發(fā)展的一大推動力，有助于使其在特斯拉等

電動汽車頭部企業(yè)的傾力配合下，保持美國高端制造領(lǐng)域的優(yōu)勢地位。中國：電動汽車是我國實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)彎道超車、保障能源安全的必然選擇汽車工業(yè)電動化為我國從汽車產(chǎn)業(yè)彎道超車提供契機(jī)。工信部在《電動汽車安全指南（2019

版）》中指出，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷百年未有之大變局，電驅(qū)動相關(guān)技術(shù)、人工智能技術(shù)和互

聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，電動化、智能化、網(wǎng)

聯(lián)化是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型重要的發(fā)展方向。對于傳統(tǒng)燃油車，中國雖然擁有龐大的汽車供應(yīng)體

系，但關(guān)鍵零部件技術(shù)缺失，發(fā)動機(jī)、變速箱等設(shè)備依賴海外廠商進(jìn)口，我們認(rèn)為以電動

汽車為突破口能夠推進(jìn)我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，有望實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的彎道超車。汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中重要的支柱行業(yè)，能夠拉動國內(nèi)消費(fèi)增長，其產(chǎn)業(yè)鏈長、提供就業(yè)機(jī)會多，對推動經(jīng)濟(jì)增長、促進(jìn)社會就業(yè)有重要作用。汽車產(chǎn)業(yè)能夠拉動我國消費(fèi)需求及

提供大量就業(yè)崗位，根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2010

年至

2019

年汽車銷售額占中國社會零售

總額比重均維持在

10%以上，2019

年汽車新車零售從業(yè)人員達(dá)到

120.92

萬，占城鎮(zhèn)就業(yè)人

數(shù)的

10%。同時，由于汽車行業(yè)具備高度綜合性，產(chǎn)業(yè)鏈涉及國家工業(yè)的各個方面，上游

包括發(fā)動機(jī)系配件、制動系配件等汽車零部件生產(chǎn)銷售，涵蓋了冶金、橡膠、玻璃、化工

等重要的制造業(yè)部門，中游包括整車集成制造及銷售，下游輻射汽車后維修保養(yǎng)、出行服

務(wù)等諸多市場。發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)能夠直接及間接地拉動經(jīng)濟(jì)增加，提供就業(yè)崗位。中國具備市場空間較大、“工程師紅利”等優(yōu)勢，同時政策落地推動電動汽車發(fā)展。由于我

國龐大的人口基數(shù)及消費(fèi)升級趨勢，電動汽車市場空間較大，根據(jù)中金公司研究部預(yù)測，

2025

年我國電動汽車的出貨量將達(dá)到

669

萬輛，占全球新能源汽車銷量

47%，2021

年至

2025

年年復(fù)合增長率達(dá)到

35%。同時，中國每年高校畢業(yè)生人數(shù)持續(xù)增長，根據(jù)教育部的

數(shù)據(jù)，2020

年高校畢業(yè)生人數(shù)達(dá)到

874

萬人，為中國發(fā)展電動汽車提供了“工程師紅利”，

向產(chǎn)業(yè)微笑曲線的兩端延伸。在政府政策的推動下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展成為可能，

根據(jù)國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035

年）》，到

2025

年我國新

能源汽車新車銷售量占新車總銷量的

20%左右，并完善雙積分制度以補(bǔ)充財政補(bǔ)貼。中國石油的對外依存度超

70%，能源安全問題有待解決。國際上一般將

50%的石油對外依

存度作為石油能源安全問題的“安全警戒線”3，而根據(jù)中國統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2019

年中國石

油對外依存度超過

70%，遠(yuǎn)超能源安全的要求。目前全球石油分配格局基本固定，且國際

形勢復(fù)雜，我國在自身石油生產(chǎn)無法滿足需求的情況下，通過石油貿(mào)易和海外份額的方式

獲取石油資源的壓力越來越大。電動汽車對降低石油依存度，緩解國內(nèi)石油消耗至關(guān)重要。根據(jù)自然保護(hù)協(xié)會數(shù)據(jù)，2017

年中國道路交通消耗的石油約占石油消費(fèi)總量

48%，我們認(rèn)為，減少汽車石油消耗能夠降

低我國的石油依存度。若采用天然氣能源，我國天然氣儲量同樣較低：根據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)，

2018

年中國是全球第一大天然氣進(jìn)口國，2019

年對外依存度達(dá)到

43%，難以支撐汽車的能

源需求。而相比之下，我國煤炭儲量較大，能夠?qū)崿F(xiàn)電力的自給自足，同時還能夠通過核

能、太陽能、風(fēng)能等方式增加電力供給，電動汽車成為解決能源安全問題的必然選擇。各國功率密度標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)提升，碳化硅器件對硅基器件形成替代在即美國能源部旗下的組織

U.S.

Drive在

2017

年發(fā)布的《電氣電子技術(shù)路線圖》4中指出，在

2025

年電控的功率密度需達(dá)到

100kW/L，效率應(yīng)大于

98%；而電機(jī)的功率密度需達(dá)到

50kW/L，

效率應(yīng)大于

97%。根據(jù)我國工信部發(fā)布的《<中國制造

2025>重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域路線圖（2018

年

版）》，在

2025

年，自主電控產(chǎn)品應(yīng)實(shí)現(xiàn)功率密度不低于

25kW/L。我們認(rèn)為，這個標(biāo)準(zhǔn)制

定的初衷，是因?yàn)轶w積涉及到了汽車有效空間利用和乘客的體驗(yàn)。目前電動汽車主要采用硅基器件，但受自身性能極限限制，硅基器件的功率密度難以進(jìn)一

步提高。在電動汽車的動力單元和控制單元中，變換器和逆變器多采用

Si基

IGBT或

MOSFET作為功率器件。但

Si材料在高開關(guān)頻率及高壓下?lián)p耗大幅提升，功率密度已經(jīng)接近了其性

能極限。我們看到，早期的主流混動車型中，其逆變器功率密度基本在

20kW/L以下，而采

用了第三代化合物半導(dǎo)體

SiC材料的逆變器，由于

SiC具有效率高、尺寸更小和重量更低的

優(yōu)勢，可以將功率密度大幅提升，我們認(rèn)為其是

Si材料未來的理想替代。性能優(yōu)勢助推碳化硅器件快速發(fā)展，規(guī)模普及即將到來SiC提升電能轉(zhuǎn)換效率，增加續(xù)航里程續(xù)航里程是電動車的一大痛點(diǎn)。結(jié)合英飛凌的研究數(shù)據(jù)，我們認(rèn)為

SiC器件可以從導(dǎo)通/開

關(guān)兩個維度降低損耗，整體損耗相比

Si基器件降低

80%以上，實(shí)現(xiàn)增加電動車?yán)m(xù)航里程的

目的。SiC材料臨界擊穿電場高，導(dǎo)通電阻低，可降低器件的導(dǎo)通損耗。由于

SiC的禁帶寬度

（3.3eV）遠(yuǎn)高于

Si（1.1eV），因此其漂移區(qū)寬度得到大大縮短、可實(shí)現(xiàn)的摻雜濃度也

得到提高。在

SiCMOSFET導(dǎo)通時，正向壓降和損耗都小于

Si-IGBT。根據(jù)英飛凌研究，

當(dāng)負(fù)載電流為

15A時，常溫下

SiCMOSFET的正向壓降只有

SiIGBT的一半，在

175℃

結(jié)溫下，SiCMOSFET的正向壓降約是

SiIGBT的

80%。SiC-MOSFET不存在拖尾電流，載流子遷移率高，降低器件開關(guān)損耗。Si-IGBT模塊中會

集成快恢復(fù)二極管（FRD），在關(guān)斷會存在反向恢復(fù)電流及拖尾電流，導(dǎo)致其開關(guān)速度

受到限制，從而造成較大的關(guān)斷損耗。而

SiC-MOSFET屬于單極器件，更像一個剛性開

關(guān)，不存在拖尾電流，且較高的載流子遷移率（約

Si的

3

倍）也減少了開關(guān)時間，損

耗因此得以降低。根據(jù)英飛凌研究，在

25℃結(jié)溫下，

SiCMOSFET關(guān)斷損耗大約是

SiIGBT的

20%；在

175℃的結(jié)溫下，SiCMOSFET關(guān)斷損耗僅有

IGBT的

10%。SiC助力新能源車實(shí)現(xiàn)輕量化輕量化是整車廠的不懈追求。我們認(rèn)為

SiC器件具備高飽和速率、高電流密度、高熱導(dǎo)率

的特點(diǎn)，有利于新能源汽車零部件輕量化的實(shí)現(xiàn)。SiC材料具備更高的電流密度，相同功率等級下封裝尺寸更小。SiC具備較高的載流子

遷移率，能夠提供較高的電流密度。在相同功率等級下，碳化硅功率模塊的體積顯著

小于硅基模塊，有助于提升系統(tǒng)的功率密度。以

IPM為例，碳化硅功率模塊體積可縮

小至硅功率模塊的

2/3-1/3。SiC能夠?qū)崿F(xiàn)高頻開關(guān)，減少無源器件的體積和成本。SiC材料的電子飽和速率是

Si的

2

倍，有助于提升器件的工作頻率；此外，如上文所述，高臨界擊穿電場（10

倍于

Si）

的特性使其能夠?qū)?/p>

MOSFET帶入高壓領(lǐng)域，克服

IGBT開關(guān)過程中的拖尾電流問題，開

關(guān)損耗低，提升實(shí)際應(yīng)用中的開關(guān)頻率，減少濾波器和無源器件如變壓器、電容、電

感等的使用，從而減少系統(tǒng)體系和重量。在實(shí)現(xiàn)相同電感電流的情況下，開關(guān)頻率越

高，可以適當(dāng)降低電感值。SiC禁帶寬且具有良好的熱導(dǎo)率，可以減小散熱器的體積和成本。由于

SiC材料具有寬

禁帶寬度且熱導(dǎo)率高的特點(diǎn)，更容易散熱，器件可以在更高的環(huán)境溫度下工作。理論

上，SiC功率器件可在

175℃結(jié)溫下工作。主流電動汽車一般包含兩套水冷系統(tǒng)——引

擎冷卻系統(tǒng)和電力電子設(shè)備的冷卻系統(tǒng)，冷卻溫度分別為

105

和

70℃。如果采用

SiC功

率器件，可以使器件工作于較高的環(huán)境溫度中，有望實(shí)現(xiàn)兩套水冷系統(tǒng)合二為一，甚

至采用風(fēng)冷系統(tǒng)，減少散熱器體積及成本。快充使得整車電平提高，IGBT工作電壓恐難滿足需求實(shí)現(xiàn)快充的關(guān)鍵是通過增大電流或提升電壓提升充電功率，由于電流提升存在可預(yù)見的上

限，高電壓是實(shí)現(xiàn)快充的必然趨勢。根據(jù)

e-technology的研究，受到充電插頭及電芯的溫

度限制，即使采用液冷充電插頭，電動車充電也存在

500A的電流上限，要實(shí)現(xiàn)

200kW以

上的快充功率，電動車必然會從

400V系統(tǒng)轉(zhuǎn)向

800V系統(tǒng)。同時，達(dá)到相同功率的情況下，

提升電壓則可以相應(yīng)降低電流，減少散熱及導(dǎo)線橫截面。根據(jù)

e-technology的估算，以

100kWh的電池為例，從

400V電車系統(tǒng)提升為

800V電車系統(tǒng)，由于電池散熱減重及導(dǎo)線

質(zhì)量降低可以推動電池實(shí)現(xiàn)

25kg的重量降低，降低電車能耗，提升電車?yán)m(xù)航里程。我們認(rèn)為，若系統(tǒng)電壓（總線電壓）從

400V提高至

800V，需要同時提高半導(dǎo)體器件的耐

壓的水平，650VIGBT將無法工作，SiMOSFET的耐壓極限也會明顯被超越，若采用

Si基器

件，必須使用

1200VIGBT。受限于體積、功耗、散熱等因素，通常情況下

1200V的

IGBT模

塊一般服務(wù)于工業(yè)場景，很難通過車規(guī)認(rèn)證，2018

年英飛凌才推出第七代

IGBT技術(shù)，使

1200V模塊車用成為可能5。但我們認(rèn)為，SiC的材料特性優(yōu)勢有望使其在

800V系統(tǒng)部署中

更受整車廠青睞，同時，輸出功率的提升也使

SiC材料成為

800V系統(tǒng)的理想選擇。成本經(jīng)濟(jì)性問題有望在未來解決，車用

SiC需求有望迎來快速成長期目前，由于受到

SiC長晶技術(shù)壁壘高（如：需要高溫生長及精確控制；長晶速度很慢而不能

像

Si一樣拉晶；爐體尺寸限制晶圓尺寸不好做大；材料硬度高韌性差容易斷裂）、器件良率

低（如：摻雜工藝要求高、形成歐姆接觸困難）等因素掣肘，因此

SiC器件高昂的生產(chǎn)成

本阻止了其初期被整車廠大量采用。以目前的成本來看，新能源車的度電單價（三元、不含稅）價格在

900

元人民幣左右，而

在

2025

年有望降至

560

元左右。假設(shè)

400km續(xù)航里程，電池包的價格分別在

42,500

元

/24,000

元左右。若要增加

10%的續(xù)航，我們線性外推得到電池包的邊際成本為

4,500

元

/2,400

元。目前，SiC器件成本約為硅基器件的

5

倍以上，為當(dāng)前

SiC器件難以在中低端車型大規(guī)模應(yīng)

用的主要原因。以

A級車為例，主逆變器中

IGBT器件成本約為

1,300

元，若替換為

SiC則

將會帶來至少

5,000

元以上的成本增加，而同時帶來

5%-10%續(xù)航里程的提升。我們測算，

若暫不考慮冷卻系統(tǒng)節(jié)省的成本及空間節(jié)約帶來的附加值，在新能源車平價目標(biāo)下，若

SiC能換取

5%-10%的續(xù)航里程增加，則當(dāng)

SiC的器件成本將下降至硅基器件的

1

倍時，其經(jīng)濟(jì)

效益有望助推

SiC在全系列車型全面普及；如圖

18

所示，若采用

SiC材料能增加電動車

10%

的續(xù)航里程，對于車廠來講，單車成本的節(jié)約在

1,100

人民幣左右。小器件大市場，中國車用

SiC將迎高速成長我們測算，2021

年國內(nèi)

SiC器件/模塊市場規(guī)模為

10

億元/24

億元，2025

年有望達(dá)到

62

億

元/78

億元，年復(fù)合增速達(dá)

58%/35%，迎來高速增長期功率開關(guān)器件在新能源汽車中的應(yīng)用范圍很廣，其中主要包括主逆變器、直流

DC/DC轉(zhuǎn)換

器、車載充電機(jī)等。我們以自上而下的方式，以新能源車出貨量為基礎(chǔ)，配合滲透率、SiC模塊/器件單車價值等假設(shè)測算，得出

2025

年中國新能源車及周邊應(yīng)用將帶來

62

億元的

SiC器件市場空間，78

億元的

SiC模塊市場空間（包含器件成本），2021-2025

年復(fù)合增速達(dá)

58%/35%。

其中我們的關(guān)鍵假設(shè)如下：第一，從成本下降曲線來看，我們認(rèn)為

SiC本身的成本下降曲線是線性的，但由于整

體市場需求高漲，上游擴(kuò)產(chǎn)積極，成本下降可能會呈現(xiàn)加速趨勢，年同比降幅將有望

從低雙位數(shù)加速至近

20%；第二，從車型來看，我們認(rèn)為到

2025

年

SiC成本仍然難以下降至

A級車

Si基器件的

2

倍水平。中高級乘用車由于具有品牌溢價，成本上升帶來的續(xù)航里程增加、輕量化等

附加體驗(yàn)也更容易被消費(fèi)者所接受，我們認(rèn)為

B/C級車大規(guī)模采用

SiC器件的可能性

大，其中

Tesla及比亞迪作為現(xiàn)有整車廠中最為積極兩方（根據(jù)公開資料，Model3

及

比亞迪漢車型已經(jīng)搭載了

SiC模塊的主逆變器），未來

SiC器件滲透率有望繼續(xù)加速。

未來華為、蘋果等大廠及小鵬、蔚來等高端造車新勢力設(shè)計的整車也有望大量采用

SiC。

而非豪華品牌

A級（包含）及以下車型采用

SiC的可能性很小。考慮到成本更高，對

空間和續(xù)航里程敏感度更低等因素，在商用車方面，我們預(yù)計

SiC滲透率將整體低于

乘用車；第三，從零部件種類來看，主逆變器（Inverter）會先進(jìn)行

SiC替換，由于車載充電機(jī)

（OBC）、直流轉(zhuǎn)換器（DC-DC）、快充（Booster）等工作頻率高，從

SiC高頻性能來看

要優(yōu)于

Si基材料，同樣存在較大替換空間；第四，從器件類型及價值量來看，主逆變器中由于搭載

SiC模塊，半導(dǎo)體價值量最高，

而車載充電機(jī)、直流轉(zhuǎn)換器等部分僅搭載單管器件，整體價值量不及主逆變器。SiC襯底及外延合計價值量占比超

60%，在產(chǎn)業(yè)鏈中地位至關(guān)重要以

65nm制程為例，目前

12

英寸硅片（拋光片）售價僅在

100

美元左右，而最終的晶圓售

價高達(dá)

1,500

美元，原因在于

Si集成電路工藝歷經(jīng)多次刻蝕、光刻、清洗等前道處理步驟，

在硅片表面制作器件的附加價值量高。而

SiC僅被用于制造分立器件，其本身工藝難度并不

大（SiCMOSFET仍是橫向平面工藝器件），襯底及外延質(zhì)量則從很大程度上決定了最終的器

件性能。根據(jù)我們的產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，由于

SiC襯底及外延生長溫度高、速度慢、良率低等原因，

從價值量上看，2020

年

2,500

美元售價的

SiC晶圓成品中，襯底片價值量約

1,100

美元，外

延片價值量約

500

美元，合計價值量達(dá)

1,700

美元，約占整體晶圓成品價值量的

63%。因

此，我們認(rèn)為

SiC產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)地位至關(guān)重要，且從投資回報情況來看，SiC基襯底的投入產(chǎn)出比要優(yōu)于

Si，部分企業(yè)的投入產(chǎn)出比可以接近

1：1

水平（1

元人民幣的投資對應(yīng)

1

元年收入），是一個優(yōu)良的賽道。結(jié)合我們對

SiC器件市場規(guī)模的測算及對襯底/外延部分價值量的假設(shè)，我們預(yù)計

2025

年中

國本土新能源車用

SiC襯底/外延片市場規(guī)模將達(dá)到

26

億/39

億人民幣。國產(chǎn)廠商全面布局導(dǎo)電型機(jī)高純半絕緣兩類襯底，正努力追趕與海外差距SiC襯底主要分為導(dǎo)電型和半絕緣型兩類，新能源車用半導(dǎo)體器件基于導(dǎo)電型碳化硅襯底制

造。具體應(yīng)用形式來看，導(dǎo)電型

SiC襯底一般會再生長

SiC外延層得到

SiC外延片，主要用

于制造耐高溫、耐高壓的功率器件，應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、

航空航天等領(lǐng)域；而在半絕緣型

SiC襯底上，通常會上生長

GaN外延層，制得

SiC基

GaN外延片，可進(jìn)一步制成微波射頻器件，應(yīng)用于

5G通訊、雷達(dá)等領(lǐng)域。導(dǎo)電型及半絕緣型

SiC襯底在制作工藝上存在較大差異。在主流的物理氣相傳輸法（PVT）

長晶工藝中，半絕緣型

SiC襯底的生長對原材料碳化硅粉末純凈度要求高，同時需要在生長

過程中加入釩雜質(zhì)，摻雜工藝難度大。而導(dǎo)電型襯底相對容易獲得，但需要對摻雜有較好

的控制，且功率器件需要在較大襯底上生產(chǎn)才具備經(jīng)濟(jì)效益，SiC單晶擴(kuò)徑問題也是壁壘。

除了主流

PVT生長方法外，我們也看到一些新工藝的進(jìn)步，目前日本電裝（DENSO）等企

業(yè)正在利用高溫化學(xué)氣相沉積方法（HTCVD）將高純氣態(tài)碳源和硅源在高溫結(jié)合，來得到

高阻值的碳化硅單晶，且生長速率能達(dá)到

1.0mm/h-3.0mm/h，值得長期關(guān)注。但綜合考慮

成本、良率及工藝成熟度等問題，我們認(rèn)為目前

PVT方法仍為市場主流技術(shù)。碳化硅襯底市場以海外廠商為主導(dǎo)，中國企業(yè)市場份額現(xiàn)較小。碳化硅襯底產(chǎn)品的制造涉

及設(shè)備研制、原料合成、晶體生長、晶體切割、晶片加工、清洗檢測等諸多環(huán)節(jié)，需要長

期的工藝技術(shù)積累，存在較高的技術(shù)及人才壁壘。自

1955

年首次在實(shí)驗(yàn)室成功制備碳化硅

單晶以來，美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家與地區(qū)不斷創(chuàng)新碳化硅晶體的制備技術(shù)與設(shè)備，

形成了較大優(yōu)勢；而中國碳化硅晶體的研究從

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