碳化硅(SiC):新一代半导体材料,打开新能源车百亿市场空间.pdf

碳化硅:前途光明的第三代半导体材料。我们认为下游电力电子领 域向高电压、高频等趋势迈进,碳化硅材料的特性决定了它将会逐 步取代传统硅基,打开巨大的市场空间。由于碳化硅产业链涉及多 个复杂技术环节,将会通过系列报告形式对其进行完整梳理。
第三代半导体性能优越,应用场景更广。半导体材料作为电子信息 技术发展的基础,经历了数代的更迭。随着应用场景提出更高的要 求,以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料逐渐进入产业化 加速放量阶段。相较于前两代材料,碳化硅具有耐高压、耐高温、 低损耗等优越性能,广泛应用于制作高温、高频、大功率和抗辐射 电子器件。
国外厂商多以 IDM 模式布局,国内企业专注单个环节。碳化硅产 业链依次可分为:衬底、外延、器件、终端应用。国外企业多以 IDM 模式布局全产业链,如 Wolfspeed、Rohm 及意法半导体 (ST),而国内企业则专注于单个环节制造,如衬底领域的天科合 达、天岳先进,外延领域的瀚天天成、东莞天域,器件领域的斯达 半岛、泰科天润。
新能源车领域将会为 SiC 功率器件带来巨大增量。在新能源车上, 碳化硅器件主要使用在主驱逆变器、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。
碳化硅功率器件能提高光伏逆变器转换效率,减少能量损耗。光 伏发电方面,目前基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统 10%左 右,却是系统能量损耗的主要来源之一。使用 SiC-MOS 为基础材料 的光伏逆变器,转换效率可从 96%提升至 99%以上、能量损耗降低 50%以上、设备循环寿命提升 50 倍,从而能够缩小系统体积、增 加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本。
2025 年碳化硅衬底市场或将增长至 143 亿元,需求量达到 420 万 片。根据我们测算:到 2025 年,新能源车领域用碳化硅衬底市场 规模将达到 102 亿元,需求量达 304 万片;光伏领域将达到 20 亿 元,需求量 53 万片。全球碳化硅衬底总市场规模将从 19 亿元增长 至 143 亿元,需求量将从 30 万片增长至 420 万片。

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