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2022年碳化硅行业研究报告

1.SiC产业链逐步成熟

1.1.SiC具有优秀材料特性，适用于高压、高频场景

SiC具有优秀的材料特性。碳化硅（SiC）是由碳元素

和硅元素组成的一种化合物半导体材料，并和氮化镓（GaN）

都具有宽禁带的特性，被称为第三代半导体材料。由于SiC

具有宽禁带宽度，从而导致其有高击穿电场强度等材料特性。

受益于SiC的材料特性，SiC功率器件具有耐高压、体积

小、功耗低、耐高温等优势。

SiC器件适用于高压、高频应用场景。功率器件可以按

照设计结构分为二极管、MOSFET、IGBT等，也可以按照产

品并联形态分为单管或者模组，还可以按照衬底材料分为

硅基、SiC、GaN功率器件。对比来看，SiC器件和IGBT都

可以在650V以上的高压下工作，但SiC器件能承受的频

率更高。根据感抗和容抗公式，相同感抗、容抗下，电路

频率提升，电容和电感值可以下降，即可以使用更小体积

的电容和电感。SiC器件需要的被动元器件数量和体积就更

小，从而减小了整个系统的体积。

SiC产业链主要包括衬底、外延、器件制造、封测等环

节。SiC衬底的制造过程是首先将碳粉和硅粉在高温下反

应得到高纯度SiC微粉，然后将其放在单晶生长炉中高温

升华形成SiC晶体，最后SiC晶体通过晶锭加工、切割、

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研磨、抛光和清洗得到SiC衬底。根据衬底电阻率的不同，

SiC衬底可以分类为导电型、半绝缘型衬底。由于衬底具

有一定缺陷，不适合在其上直接制造半导体器件，所以衬

底上一般会沉积一层高质量的外延材料。导电型SiC衬底

上一般再外延一层SiC，然后用于制作功率器件，而半绝缘

型SiC衬底上可以外延GaN材料，用于制作射频器件。

SiC衬底是晶圆成本中占比最大的一项。由于SiC衬底

加工环节复杂、耗时，所以其在整个SiC晶圆中所占成本

比例最高。SiC晶圆的其他加工成本包括外压以及正面和背

面的掺杂、金属化、CMP、清洗等。考虑到SiC材料属于高

硬度的脆性材料，所以在加工、减薄过程中容易比硅晶圆

出现更多的翘曲、裂片现象，从而使得目前良率损失占成本

比例仍较大。

1.2.SiC衬底是产业链核心环节

SiC衬底将迎来高速成长，其中导电型衬底占主要地位。

按照电阻率的不同，SiC衬底分为导电型和半绝缘型衬底。

由于导电型衬底用于做功率器件，下游应用更广泛，所以

其市场空间也较半绝缘型衬底要大。展望未来，Wolfspeed

预测2022年全球SiC材料的市场空间在7亿美元，而

2026年将增长到17亿美元，复合增速达到25%，且其中

用于功率器件的导电性衬底仍将占主要地位。

Wolfspeed在SiC衬底一家独大，中国厂商迎头赶上。

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从整个SiC