根据德勤数据，2023年主要由氮化镓与碳化硅等宽禁带半导体材料构成芯片销售总额有望达到33亿美元，同比增长40%，增长率预计将在2024年达到近60%，第三代半导体总规模有望达52亿美元。

第三代半导体行业概览

半导体材料已经经历了三个发展阶段。第一代半导体，以硅和锗为代表，这些材料已经发展得非常成熟，并且在许多领域得到了广泛应用，主要用于低压、低频和中低功率晶体管领域。

其次是第二代半导体材料，以GaAs和InP等化合物为代表，一般用于微波通信、光通信等特色芯片领域。

近年来，以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体材料备受关注，具有直接带隙和宽带隙的物理特性，使得它们具有更高的热导率（比硅高两倍以上）、更高的击穿场强（约十倍于硅）、以及更高的饱和电子漂移速率（约两倍于硅）。

这些优点使得GaN和SiC等材料在许多领域都具有广泛的应用前景，包括高频和高温电子设备、大功率电子器件以及高频率和高温度的光电子器件等领域。

第三代半导体应用范围：

资料来源：英飞凌

碳化硅产业链梳理

经过数十年发展，硅基电力电子性能已接近其理论极限，难以满足迅速增长和变化的电能应用需求。

其中，碳化硅作为第三代半导体材料的核心，主要应用于功率+射频器件，适用于600V以上的高压场景，包括光伏、风电、轨道交通、新能源汽车、充电桩等电力电子领域。

碳化硅产业链由上游的衬底和外延环节、中游的器件和模块制造环节以及下游的应用环节构成。外延环节在产业链中占据重要地位，其价值量占碳化硅产业链总价值量的23%。

碳化硅产业链的价值分配存在倒挂现象，关键部分主要集中在上游端。其中，衬底生产成本占总成本的47%，外延环节成本占23%，这两个环节的成本合计占到碳化硅生产链总成本的约70%。这种现象表明，上游衬底厂商掌握着核心话语权，是实现国产化的关键。

碳化硅产业链及部分代表厂商梳理：

其中，衬底制造技术的壁垒最高，价值量也最大，既决定了上游原材料制备的方式及相关参数，也决定着下游器件的性能，是未来碳化硅大规模产业化推进的核心。

衬底制造技术包括合成碳化硅微粉、碳化硅单晶生长、晶锭切磨抛及清洗等工序。衬底制备的重难点主要是晶体生长和切割研磨抛光环节，这是整个衬底生产环节中的重点与难点，也是限制碳化硅良率与产能提升的瓶颈。

碳化硅衬底可分为半绝缘型和导电型两种。

在导电型衬底上生长碳化硅外延层即可得到碳化硅外延片，进一步可制造肖特基二极管、MOSFET、IGBT等各类功率器件，应用于新能源汽车、充电桩、光伏发电、智能电网、轨道交通、航空航天等领域。

当前碳化硅衬底市场仍以美国企业为主，集中度较高，主要厂商包括美国科锐公司、美国II-VI、德国SiCrystal等企业，其中科锐公司在2021年市占率为62%。

海外龙头企业在碳化硅领域起步较早，其中Wolfspeed（科锐）和II-VI公司在研发和产业化方面领先国内数十年。

半绝缘型衬底中国内厂商天岳先进表现亮眼，市占率约30%，仅次于全球龙头II-VI、Wolfspeed。

天岳先进已经成功研发6英寸导电型碳化硅衬底，并在2023年5月实现6寸衬底交付，处于产量的快速爬坡阶段。

此外，天岳先进还实现了高质量8英寸产品的制备。天科合达同样已经实现6英寸导电型碳化硅衬底的量产，并在2023年计划实现8英寸导电型碳化硅衬底的小规模量产。

晶盛机电（晶越）已经掌握了6英寸碳化硅的长晶技术和晶片加工工艺，预期产能为40万片/年，此外晶盛机电已经掌握8英寸碳化硅衬底技术。

碳化硅功率器件生产厂商以欧美日企业为主。根据Yole数据，2021年全球导电型碳化硅功率器件市场份额基本由意法半导体、英飞凌、Wolfspeed、罗姆、安森美、三菱电机等海外厂商垄断。国内碳化硅功率器件主要厂商包括比亚迪半导体、斯达半导、时代电气等企业。

全球核心功率电子公司SiC布局：

资料来源：Yole

据Yole统计，目前中国已有超过50家企业以不同的方式和战略进入SiC领域。

衬底环节主要有山东天岳先进、天科合达、露笑科技、晶盛机电、三安光电、世纪金光、河北同光等；外延环节主要布局厂商包括瀚天天成、东莞天域、中电科55所/13所、三安光电等；设计环节代表厂商有闻泰科技、斯达半导、陆芯科技等；制造环节参与厂商有三安光电、扬杰科技、中车时代电气、泰科电润等；封测环节龙头有长电科技、通富微电、华天科技等。

碳化硅国内布局部分代表厂商：

资料来源：各公司公告、浙商证券

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