碳化硅行業(yè)發(fā)展概覽報告2024-2026

2024-2026碳化硅行業(yè)發(fā)展概覽報告匯報人：黃麗名2024-08-01FROMBAIDUWENKU定義或者分類特點產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展歷程政治環(huán)境商業(yè)模式目錄CONTENTSFROMBAIDUWENKU經(jīng)濟環(huán)境社會環(huán)境技術(shù)環(huán)境發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風險行業(yè)現(xiàn)狀行業(yè)痛點問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢前景機遇與挑戰(zhàn)競爭格局經(jīng)濟環(huán)境社會環(huán)境技術(shù)環(huán)境發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘行業(yè)風險行業(yè)現(xiàn)狀目錄CONTENTSFROMBAIDUWENKU行業(yè)痛點問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢前景機遇與挑戰(zhàn)競爭格局01定義或者分類特點FROMBAIDUWENKUCHAPTER什么是碳化硅第一代半導體材料硅、鍺和第二代半導體材料砷化鎵、磷化液相比，第三代半導體材料碳化硅因禁帶寬度大、臨界擊穿電場強度高、電子飽和遷移速率大、電子密度高、熱導率高、介電常數(shù)低，具備高頻高效、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強以及化學性質(zhì)穩(wěn)定等諸多優(yōu)越性能，因而能制備出在高溫下運行穩(wěn)定，在高電壓、高頻率等極端環(huán)境下更為穩(wěn)定的半導體器件，是支撐固態(tài)光源和電力電子、微波射頻器件的“核芯”材料和電子元器件，可以起到減小體積簡化系統(tǒng)，提升功率密度的作用，在半導體照明、5G通信技術(shù)、太陽能、智能電網(wǎng)、新能源并網(wǎng)、高速軌道交通、國防軍工、不間斷電源、新能源汽車、消費類電子、快充、無線充等戰(zhàn)略新興領域有非常誘人的應用前景。碳化硅襯底主要有2大類型:半絕緣型和導電型。在半絕緣型碳化硅市場，目前主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為4英寸，主要應用于信息通訊、無線電探測等領域。在導電型碳化硅市場，目前主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為6英寸，主要應用于新能源汽車、軌道交通以及大功率輸電變電等領域。碳化硅晶片作為半導體襯底材料，經(jīng)過外延生長、器件制造等環(huán)節(jié)，可制成碳化硅基功率器件和微波射頻器件。高純硅粉、高純碳粉等原料合成的碳化硅微粉經(jīng)過晶體生長、晶淀加工形成碳化硅晶體，然后碳化硅晶體經(jīng)過切割、研磨、拋光、清洗等工序加工形成碳化硅晶片。定義02產(chǎn)業(yè)鏈FROMBAIDUWENKUCHAPTER碳化硅襯底、半絕緣體、導電型上游射頻器件、功率器件中游5G基站、功率放大器、電動汽車、新能源下游產(chǎn)業(yè)鏈01020303發(fā)展歷程FROMBAIDUWENKUCHAPTER04政治環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER描述工信部:《重點新材料首批次應用示范指導目錄》:將GaN單晶襯底、功率器件用GaN外延片、sic外延片，sic單晶襯底等第三代半導體產(chǎn)品列入目錄:《長江三角洲區(qū)域—體哈發(fā)展規(guī)劃綱要》:明確要求加快培育布局第三代半導體產(chǎn)業(yè)，推動制制造高質(zhì)量發(fā)展科技部:《“戰(zhàn)略性先進電子材料”重點專項2020年度項目》:支持功率碳化硅芯片和器件在移動儲能裝置中的應用(應用示范類)政治環(huán)境1政治環(huán)境工信部《重點新材料首批次應用示范指導目錄》:將GaN單晶襯底、功率器件用GaN外延片、sic外延片，sic單晶襯底等第三代半導體產(chǎn)品列入目錄《長江三角洲區(qū)域—體哈發(fā)展規(guī)劃綱要》:明確要求加快培育布局第三代半導體產(chǎn)業(yè)，推動制制造高質(zhì)量發(fā)展科技部05商業(yè)模式FROMBAIDUWENKUCHAPTER06經(jīng)濟環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，幾度趕超世界各國，一躍而上，成為GDP總量僅次于美國的唯一一個發(fā)展中國家。我國經(jīng)濟趕超我國人口基數(shù)大，改革開放后人才競爭激烈，大學生就業(yè)情況一直困擾著我國發(fā)展過程中。就業(yè)問題挑戰(zhàn)促進社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關(guān)注并及時解決，個人需提前做好職業(yè)規(guī)劃與人生規(guī)劃重中之重。公平就業(yè)關(guān)注經(jīng)濟環(huán)境07社會環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER總體發(fā)展穩(wěn)中向好我國總體發(fā)展穩(wěn)中向好，宏觀環(huán)境穩(wěn)定繁榮，對于青年人來說，也是機遇無限的時代。關(guān)注就業(yè)公平與提前規(guī)劃促進社會就業(yè)公平問題需持續(xù)關(guān)注并及時解決，對于個人來說提前做好職業(yè)規(guī)劃、人生規(guī)劃也是人生發(fā)展的重中之重。就業(yè)問題與人才競爭我國人口基數(shù)大，就業(yè)問題一直是發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)，人才競爭激烈，大學生畢業(yè)后就業(yè)情況、失業(yè)人士困擾國家發(fā)展。政治體系與法治化進程自改革開放以來，政治體系日趨完善，法治化進程也逐步趨近完美，市場經(jīng)濟體系也在不斷蓬勃發(fā)展。中國當前的環(huán)境下描述了當前技術(shù)發(fā)展的日新月異，包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術(shù)的涌現(xiàn)。技術(shù)環(huán)境需求增長、消費升級、技術(shù)創(chuàng)新等是行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動因素，推動了行業(yè)的進步。發(fā)展驅(qū)動因素行業(yè)壁壘包括資金、技術(shù)、人才、品牌、渠道等方面的優(yōu)勢，提高了新進入者的難度。行業(yè)壁壘我國經(jīng)濟不斷發(fā)展08技術(shù)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER技術(shù)驅(qū)動技術(shù)環(huán)境的發(fā)展為行業(yè)帶來了新的機遇，是行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動力。創(chuàng)新動力技術(shù)環(huán)境的不斷創(chuàng)新和進步，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。人才需求技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進了人才的需求和流動，為行業(yè)的人才隊伍建設提供了機遇。團隊建設技術(shù)環(huán)境的發(fā)展要求企業(yè)加強團隊建設，提高員工的技能和素質(zhì)，以適應快速變化的市場需求。合作與交流技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進了企業(yè)間的合作與交流，推動了行業(yè)的整體發(fā)展。技術(shù)環(huán)境010203040509發(fā)展驅(qū)動因素FROMBAIDUWENKUCHAPTER10行業(yè)壁壘FROMBAIDUWENKUCHAPTER11行業(yè)風險FROMBAIDUWENKUCHAPTER12行業(yè)現(xiàn)狀FROMBAIDUWENKUCHAPTER市場情況描述行業(yè)現(xiàn)狀中國碳化硅產(chǎn)量分為黑碳化硅和綠碳化硅，2020年中國黑碳化硅產(chǎn)量為75萬噸，綠碳化硅產(chǎn)量為5萬噸，2021年中國黑碳化硅產(chǎn)量為90萬噸，綠碳化硅為11萬噸，產(chǎn)量相繼上漲。說明我國碳化硅行業(yè)發(fā)展前景及需求量較為良好。根據(jù)海關(guān)資料顯示，2020年受到全球疫情影響，中國碳化硅進口量急劇下降，2020年中國碳化硅進口量為1627噸，同比下降789%，隨著疫情態(tài)勢的放緩，中國碳化硅進口量有一定的恢復，2021年中國碳化硅進口量為3875噸，同比增長1341%，增長可觀。根據(jù)海關(guān)資料顯示，中國碳化硅從2017年至2020年出口量呈現(xiàn)下降態(tài)勢，2021年中國碳化硅出口量恢復為378萬噸，同比增長55%，2022上半年中國碳化硅出口量為191萬噸?？梢钥闯鲋袊蓟璨⒉灰蕾囉谶M口，出口量遠遠大于進口量。行業(yè)現(xiàn)狀01市場份額變化2018-2020年和2021上半年晶棒良率分別為41%、357%、50.73%和490%，襯底良率分別為761%、715%、70.44%和747%，綜合良率目前大約為37%。說明中國碳化硅的技術(shù)級層面有限，目前還沒有找到能提高綜合良率的辦法。在碳化硅器件各環(huán)節(jié)生產(chǎn)中，襯底的成本最高，為47%，第二為外延，占比12%，第三為前段，占比19%，這是碳化硅器件生產(chǎn)過程中最重要的三個環(huán)節(jié)，生產(chǎn)成本過高導致利潤收入減少，售價溢出就會降低產(chǎn)品的滲透率，從而阻礙碳化硅的發(fā)展。行業(yè)現(xiàn)狀02市場情況我國碳化硅的使用量接近全球的二分之一，但國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)還很不完善，從我國碳化硅進出口數(shù)量來看，我國碳化硅出口量遠大于進口量，據(jù)統(tǒng)計，截至2021年1-4月我國碳化硅進口量為0.05萬噸，同比下降424%，出口量為34萬噸，同比增長19%。進出口金額方面，據(jù)統(tǒng)計，截至2021年1-4月我國碳化硅進口金額為0.03億美元，同比增長298%，出口金額為0.89億美元，同比增長11%。我國碳化硅進口來源地主要有日本、挪威與中國臺灣，2020年我國進口日本碳化硅2639萬美元，位居第一；進口挪威碳化硅2217萬美元，進口中國臺灣碳化硅1512萬美元。2020年我國碳化硅共出口到75個地區(qū)，其中出口到日本78603萬美元，位居第一；其次是韓國，2020年我國碳化硅出口到韓國35365萬美元；其次是美國，2020年出口金額為29405萬美元。13行業(yè)痛點FROMBAIDUWENKUCHAPTER大尺寸的SiC單晶襯底制備技術(shù)尚未完全成熟更高效的SiC單晶襯底加工技術(shù)仍然缺乏；與N型襯底技術(shù)相比，P型襯底技術(shù)的研發(fā)相對滯后。在SiC外延材料方面:N型SiC外延生長技術(shù)仍需進一步提高；因SiC單晶及外延技術(shù)的制約高質(zhì)量的厚外延技術(shù)尚不成熟，使得制造高壓碳化硅器件存在挑戰(zhàn)，且外延層的缺陷密度又制約了SiC功率器件向大容量方向的發(fā)展；SiC器件工藝技術(shù)水平還較低，嚴重制約了SiC功率器件的發(fā)展和推廣；建立專門針對SiC器件特點的可靠性試驗標準和評價方法目前為止仍未建立專門針對SiC器件特點的可靠性試驗標準和評價方法。SiC功率器件的驅(qū)動技術(shù)和保護技術(shù)仍需加強，在應用中的電磁兼容問題還需進一步得到解決，應用的電路拓撲還需進一步優(yōu)化。030201行業(yè)痛點14問題及解決方案FROMBAIDUWENKUCHAPTER15行業(yè)發(fā)展趨勢前景FROMBAIDUWENKUCHAPTER發(fā)展趨勢前景描述大力發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè):我國的“中國制造2025”計劃中明確提出要大力發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)。2015年5月，中國建立第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng)新基地，搶占第三代半導體戰(zhàn)略新高地；國家科技部、工信部、北京市科委牽頭成立第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA），對推動我國第三代半導體材料及器件研發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。諸多共性問題亟待突破:碳化硅功率器件領域仍然存在一些諸多共性問題亟待突破，比如碳化硅單晶和外延材料價格居高不下、材料缺陷問題仍未完全解決、碳化硅器件制造工藝難度較高、高壓碳化硅器件工藝不成熟、器件封裝不能滿足高頻高溫應用需求等，全球碳化硅技術(shù)和產(chǎn)業(yè)距離成熟尚有一定的差距，在一定程度上制約了碳化硅器件市場擴大的步伐。輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性:隨著下游行業(yè)對半導體功率器件輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性需求的持續(xù)增加，SiC在功率器件中取代Si成為行業(yè)發(fā)展的必然。應用領域廣泛:SiC半導體潛在應用領域較為廣泛，對新能源汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)和電壓轉(zhuǎn)換等領域都具有潛在的應用前景。行業(yè)發(fā)展趨勢前景大力發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)我國的“中國制造2025”計劃中明確提出要大力發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)。2015年5月，中國建立第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng)新基地，搶占第三代半導體戰(zhàn)略新高地；國家科技部、工信部、北京市科委牽頭成立第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA），對推動我國第三代半導體材料及器件研發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。行業(yè)發(fā)展趨勢前景01020304諸多共性問題亟待突破碳化硅功率器件領域仍然存在一些諸多共性問題亟待突破，比如碳化硅單晶和外延材料價格居高不下、材料缺陷問題仍未完全解決、碳化硅器件制造工藝難度較高、高壓碳化硅器件工藝不成熟、器件封裝不能滿足高頻高溫應用需求等，全球碳化硅技術(shù)和產(chǎn)業(yè)距離成熟尚有一定的差距，在一定程度上制約了碳化硅器件市場擴大的步伐。輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性隨著下游行業(yè)對半導體功率器件輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性需求的持續(xù)增加，SiC在功率器件中取代Si成為行業(yè)發(fā)展的必然。應用領域廣泛SiC半導體潛在應用領域較為廣泛，對新能源汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)和電壓轉(zhuǎn)換等領域都具有潛在的應用前景。16機遇與挑戰(zhàn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER17競爭格局FROMBAIDUWENKUCHAPTER競爭格局隨著半導體技術(shù)的更新?lián)Q代，越來越多的企業(yè)投入到半導體產(chǎn)業(yè)的研發(fā)中，其中中國碳化硅龍頭企業(yè)為三安光電，總市值為1370億元，作為半導體的龍頭企業(yè)，將打造出國內(nèi)首條、全球第三條碳化硅垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈，只是三安光電向第三代半導體領域擴張的重要一步。目前SiC上游的晶片基本被美國CREE和II-VI等美國廠商壟斷；國內(nèi)方面，SiC晶片商山東天岳和天科合達已經(jīng)能供應2英寸~6英寸的單晶襯底，且營收都達到了一定的規(guī)模；SiC外延片:廈門瀚天天成與東莞天域可生產(chǎn)2英寸~6英寸SiC外延片。2018年-2020年碳化硅相關(guān)的中國專利數(shù)量為2887份；申請數(shù)量前10的單位主要有山東天岳先進材料科技有限公司、電子科技大學等；前10名的專利總數(shù)量為393項，占全部的16%；前10名之間的數(shù)量差別不是很大；總體來看近三年我國碳化硅專利的分布比較分散。2017年，三安光電營業(yè)總收入893億元，2020年入場碳化硅行業(yè)，總收入增長到1272億元，說明中國碳化硅市場發(fā)展前景良好，2021年三安光電總收入同比2020年增長473%。競