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第三代半导体行业研究

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1.碳化硅材料特性带来器件性能优势，直击新能源行业的发

展痛点

1.1.宽禁带的第三代半导体材料在高压高频应用领域具备

极佳性能优势

碳化硅半导体材料具有耐高压、耐高温、低损耗等优良性质。

相比于传统单晶硅，碳化硅的击穿电压约为硅基材料的10倍

（更高的击穿电压有利于器件承受高压）。此外，碳化硅具备热

导率是硅材料的2-3倍，使得碳化硅散热更加迅速，有助于提高

器件功率密度，在相同电流下，设备尺寸可以做得更小。同时，

碳化硅材料具有相比于硅约2倍的饱和电子漂移速率、3倍的禁

带宽度，使得碳化硅导通电阻率更低、功率损耗更小。另外，

碳化硅器件在关断过程中不存在电流拖尾现象，可以大幅提高

实际应用的开关频率，降低开关损耗。

碳化硅功率器件因材料特性具有明显的性能和尺寸优势。相

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同规格的碳化硅基MOSFET与硅基MOSFET相比，其尺寸可大幅

减小至原来的1/10，导通电阻可至少降低至原来的1/100。相同

规格的碳化硅基MOSFET较硅基IGBT的总能量损耗可大大降

低70%。

碳化硅功率器件的性能优势直击新能源行业的发展痛点。碳

化硅功率器件的耐高压、耐高温、低损耗、体积小等性能优势

可满足新能源行业的发展需求。新能源行业包括电动汽车、光

伏、风电、特高压输电、储能等细分领域普遍的发展痛点为开

关损耗、导通损耗、热管理、充电速度等，碳化硅功率器件的

性能优势直击新能源行业的发展痛点，迎来下游应用需求推动

上游供给发展的高速发展阶段。

碳化硅产品价格具备大幅下降空间，渗透率预计随着产能释

放以及价格下降而大幅提升。据CASA数据，在2018年

到2020年，650V的SiCMOSFET与SiIGBT产品价格比从超

过10:1下降至约4:1。价格比下降一方面由于SiC衬底价格大幅

下降导致器件价格下降，另一方面由于SiIGBT产能紧张代工费上

涨导致Si基器件价格上升。目前，SiC逆变器模块是硅基逆变器

价格的2-3倍，而应用碳化硅逆变器模块后，电动车系统成本更

低，可节省电池成本与热管理成本等。整体而言，碳化硅产品

随着良率提升以及规模效应，成本仍具备大幅下降的空间，渗透

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率将随着产能释放以及价格下降而大幅提升。

1.2.碳化硅功率器件行业瓶颈集中在衬底与制造工艺环节

碳化硅功率器件产业链分布与硅基产业链类似，其主要瓶颈

集中在衬底和器件环节。碳化硅产业链主要分为衬底、外延、

晶圆制造、芯片设计、模组封装、系统应用等环节，产业链分

布与硅基功率器件产业链类似，部分企业向多个环节进行垂直

整合（IDM）。目前，产业链瓶颈主要集中在衬底与制造工艺环

节。衬底良率不足、供应不足导致衬底价格高，成本占比高，

影响行业供应链扩张以及渗透率提升。制造工艺在SiCMOSFET