碳化硅具備耐高壓、耐高溫、高頻、抗輻射等優(yōu)良電氣特性，突破硅基半導(dǎo)體材料物理限制，是第三代半導(dǎo)體核心材料：碳化硅材料的禁帶寬度大約為硅材料的三倍，且硅材料的極限溫度不足碳化硅材料的二分之一，這些物理特性使得碳化硅材料更好地應(yīng)用于高壓、高溫環(huán)境。此外，相比于硅基器件，同性能的碳化硅器件尺寸更小、重量更輕、能量損耗更少。在高溫、高壓、高頻領(lǐng)域，碳化硅將逐步替代硅器件，如5G 通訊基站、軌道交通、特高壓輸電、新能源汽車等領(lǐng)域。
碳化硅優(yōu)異的性能符合下游市場(chǎng)的新興需求，以新能源汽車為例，采用碳化硅器件可延長(zhǎng)電動(dòng)車的行駛里程、縮短電動(dòng)車的充電時(shí)間以及擴(kuò)大電池容量等，越來(lái)越多的新能源汽車企業(yè)布局碳化硅器件使用。
新能源汽車、光伏發(fā)電等領(lǐng)域發(fā)展迅猛，釋放碳化硅需求：碳化硅材料主要可以制成碳化硅基氮化鎵射頻器件和碳化硅功率器件。受益于5G 通信、國(guó)防軍工、新能源汽車和新能源光伏等領(lǐng)域的發(fā)展，碳化硅需求增速可觀。IHS 報(bào)告顯示，2027 年碳化硅功率器件的市場(chǎng)規(guī)模有望突破100 億美元。其中2019 年新能源汽車細(xì)分市場(chǎng)的碳化硅應(yīng)用規(guī)模約為4.2 億元，新能源車銷量持續(xù)超預(yù)期使得SiC MOSFET 有望成為最暢銷的功率器件，并保持較快增速。在光伏發(fā)電應(yīng)用中，使用碳化硅MOSFET 或碳化硅MOSFET 與碳化硅SBD 結(jié)合的功率模塊的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可從96%提升至99%以上，能量損耗降低50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提升50 倍。射頻領(lǐng)域，據(jù)Yole 報(bào)告，全球氮化鎵射頻器件市場(chǎng)規(guī)模有望在2025 年達(dá)到20 億美元，在高頻率、高功率應(yīng)用場(chǎng)景下，氮化鎵射頻器件預(yù)計(jì)持續(xù)替代硅基LDMOS，2025 年占據(jù)射頻器件市場(chǎng)約50%的份額。新興科技驅(qū)動(dòng)碳化硅器件需求快速增長(zhǎng)，下游應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊。
CREE 公司占據(jù)壟斷地位，國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)展加速：目前碳化硅晶片產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美、歐、日系公司主導(dǎo)、美國(guó)優(yōu)勢(shì)顯著的特點(diǎn)。以導(dǎo)電型產(chǎn)品為例，CREE 公司占據(jù)一半以上市場(chǎng)份額，剩余份額大部分被日本和歐洲的其他碳化硅企業(yè)占據(jù)。2019 年全球碳化硅產(chǎn)量70%-80%來(lái)自美國(guó)；2020 年上半年SiC 晶片，美國(guó)CREE 公司出貨量占據(jù)全球SiC 晶片45%份額。國(guó)際龍頭企業(yè)半導(dǎo)體發(fā)展先于國(guó)內(nèi)幾十年的時(shí)間，具有技術(shù)積累優(yōu)勢(shì)，但是第三代半導(dǎo)體碳化硅產(chǎn)業(yè)仍處于初期階段，國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外巨頭差距較小，有望追趕。我國(guó)碳化硅晶體研究經(jīng)過(guò)十多年的自主研發(fā)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)先后涌現(xiàn)天科合達(dá)、山東天岳等優(yōu)秀自主制造企業(yè)，逐步掌握2-6 英寸碳化硅晶體制造技術(shù)，打破碳化硅晶片制造國(guó)際壟斷。并且天科合達(dá)、山東天岳產(chǎn)品在很多關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，可與美國(guó)CREE 公司、貳陸公司等直接競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)相繼推出產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃，來(lái)滿足國(guó)內(nèi)巨大的新興領(lǐng)域碳化硅器件需求。
投資建議：建議關(guān)注山東天岳、三安光電、露笑科技、鳳凰光學(xué)、天科合達(dá)。
風(fēng)險(xiǎn)提示：下游需求不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)；產(chǎn)品研發(fā)不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)；相關(guān)擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)；光伏、軌交等領(lǐng)域滲透率不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)；相關(guān)募投項(xiàng)目不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)。
（文章來(lái)源：安信證券）
標(biāo)簽： 半導(dǎo)體 行業(yè) 市場(chǎng) 空間 IC 碳化硅 國(guó)產(chǎn)化 材料 趨勢(shì) 高壓
