三代半导体价值量最高部分，SiC衬底国内厂商开始突破！

安信证券指出，衬底是碳化硅产业链最核心环节，价值量占比50%，壁垒很高，随着国产化开始突破，后续有望推动碳化硅产业链放量和降成本。

1）衬底是产业链最核心的环节，直接制约碳化硅应用放量

碳化硅材料属于第三代半导体，碳化硅产业链分为衬底材料制备、外延层生长、器件制造以及下游应用，衬底属于碳化硅产业链上游，制备工艺复杂，生长速度慢，产出良率低，是碳化硅产业链亟待突破的最核心部分，也是国内外厂商重点发力的环节。

根据CASA，产业链价值量集中于衬底环节，目前价值量占整个产业链50%左右。

与硅相比，碳化硅衬底制备技术壁垒高，成本远高于硅衬底。碳化硅衬底制备过程主要存在以下难点：

一是对温度和压力的控制要求高，其生长温度在2300℃以上；

二是长晶速度慢，7天的时间大约可生长2cm碳化硅晶棒；

三是晶型要求高、良率低，只有少数几种晶体结构的单晶型碳化硅才可作为半导体材料；

四是切割磨损高，由于碳化硅的硬度极大，在对其进行切割时加工难度较高且磨损多。

昂贵的时间成本和复杂的加工工艺使得碳化硅衬底的成本较高，限制了碳化硅的应用放量。随着国内外企业布局碳化硅衬底研发，尺寸不断扩大、良率逐渐提升，碳化硅衬底成本有望不断下降，提高下游应用市场渗透率。

2）下游市场多点开花，替代硅基材料进程加速

①新能源车：目前大多数新能源汽车的电压平台为400V，为提高电动汽车的充电速度、减轻器件重量，新能源汽车800V电压平台正在推进，对应的OBC、DC/DC及PDU等电源产品都需要升级，碳化硅器件在新能源汽车市场渗透率也将进一步提高。

预计到2025年新能源汽车中SiC功率半导体市场预计将以38％的年复合增长率增长。

②光伏领域：采用碳化硅器件可有效提高光伏发电转换效率。根据天科合达招股书，碳化硅MOSFET或碳化硅MOSFET与碳化硅SBD结合的功率模块的光伏逆变器，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。

③5G领域：半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件。

3）Cree等国际巨头占据主导地位，国内公司加速追赶

欧美国家在碳化硅产业的布局早先于我国，国际龙头企业市场占有率极高。

2020上半年全球半导体SiC晶片市场中，美国Cree出货量占据全球45%。

此外，Cree/II-VI等国际碳化硅衬底龙头企业的制备技术也领先于国内。Cree公司可批量供应4-6英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底，并成功研发8英寸衬底，先已开始建设8英寸产品生产线；贰陆公司也可实现4至6英寸碳化硅衬底的供应，并计划未来5年内，将SiC衬底的生产能力提高5至10倍。

而国内碳化硅衬底厂商仍以4英寸衬底供应为主。但是，国内碳化硅衬底企业发展态势良好，在较短时间内完成了4-6英寸衬底制备技术的研发，并持续积极投资碳化硅项目，以缩小与国际龙头企业的差距，有望实现追赶。

截至2021年，我国从事碳化硅衬底研制的企业已经有30家，近年来规划总投资已经超过300亿元，规划总产能已经超过180万片/年。露笑科技、山东天岳、天科合达等多家国内公司投资建厂。

资料来源：券商研报

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