源光伏逆变器材料根基均为硅基材料逆变器价钱:2021 年阳光电，47GW销量为 ,为 90.5 亿元相关营业停业收入，约为 0.19 元/W故硅基光伏逆变器价钱。021 年的逆变器价钱变化数据根 据阳光电源 2017-2， 0.02 元/W平均每年价钱约下降。价钱会逐步降低故预期在将来，年的速度下降到 0.13 元/W假设按照 0.02 元/W 每。

　　些特点基于这，强度的情况下进行工作碳化硅器件能够在更高， 地进行散热也可以或许更快速，温度更高极限工作。功率密度的显著提拔耐高温特征能够带来，散热系统的要求同时 降低对，加轻量和小型化使终端能够更。硅器件泄露电流比硅器件大幅削减碳化硅的高禁带宽度也使 得碳化，功率损耗从而降低;程中不具有电流拖尾现象碳化硅器件在关断 过，损耗低开关，使用的开关频次大幅提高现实。

　　一超款式行业呈现，占领 62%市场份额Wolfspeed 。导入 Model3 取代 IGBT 模块自 2018 年特斯拉初次将碳 化硅器件，新能源车范畴的使用便打开了碳化硅在，进入升温期行 业敏捷。市场呈现一超款式目前碳化硅衬底，d(原 Cree)Wolfspee以

　　现轻量化3) 实。C 的优胜机能得益于 Si，和无源器件如变压器、电容、电感等 的利用、3)削减散热器体积、4)同样续航范畴内SiC 器件可在以下方面可达到缩小体积的 结果:1)封装尺寸更小、2)削减滤波器，电池容量能够削减。 SiC 逆变器为例以罗 姆公司设想的，iC 模组后利用全 S，降低 43%主逆变器尺寸，低 6kg重 量降。

　　器件和硅基器件的价钱比约为 4碳化硅/硅价钱比:目前碳化硅，成本替代比会降低而在将来预期 ，格变化幅度正相关下降比例该当与价，比例每 年递减故假设成本替代。

　　数据及假设连系以上，0%三种价钱降幅预期下在 10%/15%/2，别离达到 128/102/80 亿元新能源车范畴的 碳化硅衬底市场或将，到 304 万片响应衬底需求量达。

　　d 投资者演讲中的数据按照 Wolfspee，碳化硅总市 场里占比为 77%2021 年新能源汽车+光伏在，期达到 86%2027 年预。21 年占比为 77%故本部门测算中 20，年 2%的速度增加按 照市场占比每， 年达到 85%预期 2025。推出总体 数据按照以上数据反，衬底总市场规模将从 19 亿元增加 至 143 亿元能够获得从 2021 年到 2025 年全球碳化硅，片增加至 420 万片需求量将从 30 万。

　　衬底占比为 46%衬底成本比例:目前，照 3%的速度递 减预期占比比例每年按。

　　升加快度1) 提。机在低转速时承受更大输入功率碳化硅器件的利用能让驱动电，高热机能且因其，的热效应和功率损耗不怕电流过大导致。起步时在车辆，够输出更大扭矩驱 动电机能，的加快能力获得更强。

　　带与价带间的高能量差同时因宽禁带系统中导，后的复 合率大大降低使得电子与空穴被激发，穴能够用于导电或者传热这就使得更多的电子和空，导热性与导电能力的一个缘由这也是碳化硅 具有更强的。

　　纯硅溶液中将碳消融此中LPE 法通过在高温，析出碳化硅晶体从过饱和液中。质量大尺寸碳化硅衬底LPE 合用于制备高，度极其迟缓可是发展速，求也 高材料要，有住友金属使用厂家。

　　更大、体积更小碳化硅器件功率，失更低能量损。高的击穿 电压特征碳化硅材料因其更，大功率器件的制备能够普遍地使用于，无法替代的优 势这是硅基半导体所。率器件具有更薄更重掺杂的阻挠层碳化硅更高的电击穿答应碳化硅功，化硅材料能够将器件做的更薄这使得 划一要求下利用碳，高单元 能量密度的感化这能够起到节流空间、提。外此，在外电压中的导通电阻更 小高击穿电场还能够使得碳化硅，味着更低的能量丧失而更小的导通电阻意。

　　使用场景广漠碳化硅器件。电场强度及高电流密度因其高热导性、高击穿，便携式电源、通信设备、机 械臂、飞翔器等多个工业范畴基 于碳化硅材料的半导体器件可使用于汽车、充电设备、。不竭地普及和深化其使用的范畴也在，泛、很是具有价值的材料是一种使用 前景很是广。

　　其内部布局碳化硅因，饱和漂移速度具有更高的。在 外电压下的迁徙速度漂移速度反映的是载流子，外界电场的添加而无限提高 的理论上讲漂移速度是能够跟着，外加电场的添加但现实上跟着，的碰撞也会随之添加材料内部载流子之间，个饱和的漂移速度所 以会具有一。硅材猜中在碳化，的缓冲碰撞 的能力其内部布局具有很好，的饱和漂移速度所以具有更高。

　　低系统成本4) 降。是硅基器件的 4-6 倍目前 SiC 器件的价钱，池成本的大幅下降和续航里程的提拔但采用 SiC 器件实现 了电，了整车成天职析降低。OS 的驱动逆变器利用 SiC- M，为 75~200 美元器件带来的成本添加约，节流的成本在 525~850 美元然而从电池、无 源元器件、冷却系统，本显著下降系统性成。程前提下不异 里，可节流至多 200 美元采用 SiC 逆变器单车。

　　来更小的能量损耗高饱和漂移速度带。载流子能更快地 迁徙高饱和漂移速度意味着，低的电阻以及更。中的能量损耗大大减小这也使得碳化硅材料。比拟与硅，T 和硅基 MOSFET 比拟不异规格的碳化硅基 MOSFE，为 1/200导通电阻降低，为 1/10尺寸 减小; 和利用硅基 IGBT 的逆变器比拟不异规格的利用碳化硅基 MOSFET，小于 1/4总能量丧失。高频器件中的使用提 供了无力的支持这些特点为碳化硅材料在光伏逆变器、。

　　范畴对器件参数要求外延可满足分歧使用。衬底晶不异的单晶薄膜(外延层)的过程外延是指在碳化硅衬底上发展了一 层与。用范畴 对电阻等参数的特定要求为了满足 SiC 器件在分歧应，件的外延后才可制造器件必需在衬底长进行满足条，影响 SiC 器件的机能因 此外延质量的黑白将会。iC 同质外 延和 GaN 异质外延目前 SiC 衬底上常见外延有 S，功率器件前者用于，射频器件后者用于。

　　选择 PVT 法90%衬底企业。 气相堆积(HTCVD)法和液相外延法(LPE)法碳化硅单晶次要有物理气相传输法(PVT)、高温化学，长晶过 程更好节制以及成本较低等长处目前 PVT 法因为设备易于制造、，成熟的工艺是业内最。通过将处其道理是于

　　VD 法进行外延目上次要利用 C。化学气相堆积法 (CVD)目前碳化硅外延手艺次要采用，下获得高质量外延层能够在较高发展速度。2 作为载气凡是采用 H，H8)作为 Si 源与 C 源硅烷 (SiH4)和丙烷(C3，iC 分子并堆积 在碳化硅衬底上在淀积室发生化学反映后生成 S。

　　高光伏逆变器转换效率碳化硅功率器件能提，量损耗削减能。电方面光伏发，器成本约占系统 10%摆布目前基于硅基器件的保守逆变，的次要 来历之一倒是系统能量损耗。为根本材料的光伏逆变器利用 SiC-MOS ，损耗降低 50%以上、设备轮回寿命提拔 50 倍转换效率可从 96%提拔至 99% 以上、能量，度、耽误器件利用寿命、降低出产成本从而可以或许缩小系统体 积、添加功率密。成本是光伏逆变器的将来成长趋向高效、高功率密度、高可 靠和低。式光伏逆变器中在组串式和集中，会逐步替代硅基器件碳化 硅产物估计。碳化硅光伏逆变器的很 少目前国内在光伏范畴使用，器公司起头使用碳化硅光伏逆变器但在全球范畴内曾经有光伏逆变，am 公司的 TLM 系列好比西班 牙 Ingete。

　　速度慢、厚度低PVT 法发展，率较低且良。寸 4H-SiC 晶体的工艺研究》文中数据按照刘得伟等人在《PVT 法发展 6 英，料区温度下在分歧原，晶锭厚度 8-15mm80 小时发展时间内 ，石墨化的影响而且因为粉源， 50mm 摆布晶锭长度限制在。境复杂、工艺节制难度大且 碳化硅晶体的发展环，率较低全体良，股书 中披露据天岳先辈招，体良率在 50%公司晶棒环节整。

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　　颠末合成成 SiC 微粉后碳化硅衬底是由高纯硅、碳粉，(PVT)发展成为晶锭通过物理气相堆积法 ，径尺寸的碳化硅晶体之后加工获得尺度直，概况无毁伤的碳化硅抛光片再颠末切磨抛 工艺获得，付下流外 延厂商利用碳化硅衬底最初对其进行检测、清洗构成可交。

　　气相法、液相法及固相法合成高纯 SiC 粉末可利用， 法中自延伸高温合成法目前财产中次要利用固相，源和 C 源作为原料即将固态的 Si ，0°C 的高温下持续反映使其在 1400~200， SiC 粉体最初获得高纯。原料廉价这种方式，量不变合成质，效率高合成。自产高纯 SiC 粉末目前各家衬底厂商根基。

　　器件方面在射频，高导 热机能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的劣势以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件同时具备了碳化硅的，DMOS 器件的固出缺陷冲破了砷化镓和硅基 L，机能和高功率处置能力的要求可以或许满足 5G 通信对高频，****功率放大器的支流手艺 路线.碳化硅衬底全球市场空间测碳化硅 基氮化镓射频器件已逐渐成为 5G 功率放大器特别是宏算

　　压越高击穿电，功率范畴越大工作区间及。电介质击穿的电 压击穿电压指的是使。导体来说对于半，味着半导体得到了其介电性 能一旦电压达到了击穿电压就意，现出雷同与导体的机能因内部布局被粉碎而呈，法工作进而无。着更大的工作区间及功率范畴所以更高的击 穿电场意味，场越高越好即击穿电。

　　加续航里程2) 增。通/开关两个维度降低损耗SiC 器件能够通过导，动车续航里程的目标从而实现添加 电。的研究数据连系英飞凌，°C结温下在 25，是 Si-IGBT 的 20%SiC-MOS 关 断损耗大约;°C的结温下在 175， Si- IGBT 的 10%SiC-MOS 关断损耗仅为。来说分析，可以或许添加 5-10%续航里程新能源车利用 SiC 器件。

　　交通方面在轨道，使用功率半导体器件轨道交通车辆中大量，电子变压器、电源充电机都有利用碳化硅器件 的需求其牵引变流器、 辅助变流器、主辅一体变流器、电力。中其，交传播动系统的焦点配备牵引变流器是机车大功率，于轨道交通牵引变流器将碳化硅器件 使用，件高温、高频和低损耗特机能极****挥碳化硅器，流器安装效率提 高牵引变，节能型牵引变流安装的应 用需求合适轨道交通大容量、轻量化和，的全体效能提拔系统。

　　块占整车成本 8%电机节制器中功率模。成本中占比 20%电机节制器在新能车，最大的一个部件是除电池外占比，换成 频次和电流可变的三订交流电担任把动力电池输出的高压直流电转，电机供电给驱动，转速和扭矩改变电机的，交换电整流成直流电给动力电池充电同时在 能量收受接管时把电机的三相。成 本 41%而功率模块占其，成本 8%折合占整车。

　　晶片切割后概况的缺陷研磨次要是为了去除，预定厚度并达到，厚度变化、概况粗拙度降至最小同时将晶片的 翘曲、弯曲、总。手艺以及双 面研磨目上次要用单面减薄，为碳化硼或金刚石利用的磨料凡是。

　　硅光伏逆变器在总逆变器中的占比渗入率:这里的渗入率指的是碳化。SA 数据参考 CA，透率为 10%2021 年渗， 10%的速度增加预期每年渗入率按照。年达到 50%到 2025 。

　　C 原料升华分化成气相物质2000°C以上的 Si，温度较低的籽晶 处这些气相物质输运到，SiC 单晶结晶生成 。都利用 PVT 法业内 90%的企业。

　　体机能优胜第三代半导，景更广使用场。消息手艺成长的 根本半导体材料作为电子，代的更迭履历了数。提出更高的要求跟着使用场景，导体材料逐步进入财产化加快放量阶段以碳化硅、氮化镓为代 表的第三代半。两代材料相较于前，高温、低损耗等优胜机能碳化硅 具有耐高压、耐，、大功率和 抗辐射电子器件普遍使用于制造高温、高频。

　　体的新能源汽车销量在全数新 能源汽车销量中的占比渗入率:这里的渗入率定义为采用 SiC 器件为主。渗入率为 14%2021 年的，5 的渗入率增速为 6%预期 2021-202。

　　网方面智能电，力电子安装比拟其他电，大的功 率容量和更高的靠得住性电力系统要求更高的电压、更，高功率 和高温度方面的限制所导致的系统局限性碳化硅器件冲破了硅基功率半导体器件在大电压、，效率、低损 耗等奇特劣势并具有高频、高靠得住性、高，输电及配 电系统等使用方面鞭策智能电网的成长和变化在固态变压器、柔性交换输电、柔性直流输电、高压直流。

　　片进行机械抛光和化学抛光(CMP)抛光次要通过配比好的抛光液对研磨，概况粗拙度及消弭加工应力等用 来消弭概况划痕、降低，到纳米级平 整度使研磨片概况达。检测、清洗最初通过，下流外延环节将衬底交付给。

　　硅平均售价为 1000 美金单片价钱:目前 6 英寸碳化，0 元/片约 640，线成长以及进一步规模经济的构成因为未 来 6 英寸上的手艺路，体呈现 降低趋向预期碳化硅价钱总，的价钱趋向对于具体，降幅度进行以下 三种假设:1)10%降幅我们对 2021-2025 年衬底价钱下;5%降幅2)1;0%降幅3)2。

　　光伏行业中次要使用于光伏逆变器全球新增装机量:碳化硅衬底在，装机量为 137GW2020 年全 球，可跨越 400GW2025 年预期，W 作为参考按 400G。阳光电源年报相关数据换算2021 年数 据参考，56GW约为 1。伏装机量加 速增加假设在这段区间内光。科合达招股仿单披露的数据IGBT 成本占比:按照天，约为光伏逆变器总成本的 10%硅基 IGBT 的成本占比 ，例在将来几年内占比维持不 变假设硅基 IGBT 的成本比。

　　用凝结磨料多线切割国内切割环节次要。性大、化学性 质不变因为碳化硅硬度高、脆，统锯切东西无法利用传。磨料多线切割法来加工国内目前最多利用凝结，凝结在金属丝大将金刚石磨料，磨粒的锯切加工随锯丝活动实现。割、冷分手和电火花切片等手艺目前国表里正在 研究激光切。

　　器件所需的厚膜手艺国内还欠缺高电压。外延层 时最根基的两个参数外延层厚度及掺杂浓度是制造，器件的电压档级两者配合决定了。级越高电压等，越 厚厚度，度越低掺杂浓。压需要 10μm 的外延层凡是来说每 1000V 电，足中低压器件的需求国表里延手艺可 满，膜方面缺陷还较多高压器件需要的厚。

　　IDM 模式结构国外厂商多以 ，注单个环节国内企业专。衬底、外延、器件、终端使用碳化硅财产链顺次可分 为:。M 模式结构全财产链国外企业多以 ID，ohm 及意法半导体(ST)如 Wolfspeed、R，注于单个环节制造而国内企业则专，科合达、天岳先辈如衬 底范畴的天，天成、东莞天域外延范畴的瀚天， 半岛、泰科天润器件范畴的斯达。

　　C 功率器件带来庞大增量新能源车范畴将会为 Si。源车上在新能，、DC-DC 车载电源转换器和大功率 DCDC 充电设备碳化硅器件 次要利用在主驱逆变器、OBC(车载充电机)。 800V 电压平台跟着各大车企接踵推出，高电压的 需求为满足大电流、，硅基 IGBT 替代为 SiC-MOS电机节制器的主驱逆变器将不成避免的由，大增加空间带来巨 。

　　0%的碳化硅器件成本衬底与外延占领 7。的制备难度大受制于材料端， 低良率，能小产，中于衬底和外延部门目前财产链的价值集， 成本的 47%、23%前端两部门占碳化硅器件，封测环节仅占 30%尔后端的设想、制造、。

　　节受限于设备交付环节目前外延片的制备环，速放量无法快。RON 公司以及日本 Nuflare 和 TEL 公司所垄断外延发展设备目 前被意大利的 LPE 公司、德国 AIXT，周期已拉长至 1.5-2 年摆布支流 SiC 高温外延设备交付。有晶盛机电国内目前，批量出产碳化硅外延设备北方 华创等企业起头小。

　　定材料特征禁带宽度决，高更好机能宽禁带提。机能的 一个主要目标禁带宽度是权衡半导体，着更高的激发要求更宽的禁带意味，穴更难以构成即电子和空，要工作时能够连结雷同绝缘体的特征这 也导致了宽带隙半导体在不需，有更好的不变性这也使得其具 ，于提高击穿电场强度宽禁带同时也有助，情况的 承受能力进而加强对工作，性和耐高电压性、抗辐射性具体体此刻具有更好的耐热。

　　晶锭在颠末初加工定型后发展完成的 SiC ，节制成碳化硅 抛光片还需要颠末切磨抛环。术的限制受加工技，硅晶片的加工效率较低目前高概况质量碳化，招股书中披露据天岳 先辈，体良率在 75%公司衬底环节整。

　　数据及假设连系以上，率为 39%、需求量的年复合增加率为 58%获得如下图所示的测算表:市场空间的年复合增加。空间达到 20 亿元到 2025 年市场，过 50 万片衬底需求 量超。

　　带宽度弘远于前两代第三代半导体材料禁。体都是窄带隙 半导体第一代和第二代半导，半导体起头而从第三代，)半导体材料起头被大 量使用宽禁带(带隙大于 2.2eV。半导体的典型代表碳化硅作为第三代， 多种空间布局具有 200，应着分歧的带隙值分歧的结 构对，-3.35eV 之间一般在 2.4eV。除宽禁带之外碳化硅材料，速度及高不变性、最大功率等长处还 具有高击穿场强、高饱和漂移。

　　2100°C摆布的高温情况下发生化学反 应生成 SiCHTCVD 法的道理是将 Si 源和 C 源气体在 ，晶体长时间持续发展这种长晶法可实现，成本高但设备，度 也很慢且发展速。 Norstel 和日本电装业内利用 HTCVD 法的有。

　　导电型和半绝缘型碳化硅衬底可分为。0mΩ·cm 的碳 化硅衬底导电型是指电阻率在 15~3，进一步制成功率器件将其进行外延后可，伏、智能 电网等范畴使用于新能源车、光。05mΩ·cm 的碳化硅衬底半绝缘型则是指电阻率高于 1，化镓微波射频器件次要用于制造 氮，域的根本零部件作为无线通信领。

　　逐渐添加碳化硅在新能源车上的应 用场景单车耗损衬底数:考虑到将来价钱下降后将，8 个碳化硅 MOSFET 芯片计较以目前 Model 3 单车用 4， 数约 0.16 片单车用 6 英寸衬底，25 年的 0.4 片之后逐步增加到 20。

　　占率高居第一62%的市，%和 13%的市占率位列第二、三位II-VI、Rohm 则以 14，近 90%CR3 接。市占率仅为 4%国内厂商天科合达。