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碳化硅:SiC 上车大势所趋,产业链有望快速崛起

大铭法度   / 2023-11-30 13:31 发布

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华为即将发布智界S7 ,采用“巨鲸”800V 高压平台,配备业界最薄的800V 高压电池包,使得手机具有更快的充电速度和更长的续航时间。

碳化硅是800V 高压快充的标配,这种材料相比硅基IGBT 在400V 平台具有更高 的效率。在800V 平台上,碳化硅基NOSFET  的整体系统效率可以提高8%,并且相同规格的尺寸仅为硅基IGBT 的1/10。随着越来越多的汽车制造商开始使用 800V 平台,碳化硅的应用已经成为大势所趋。


什么是碳化硅

碳化硅 (SiC是第三代半导体材料的一种主要用来做功率器件现在的绝大部分半导体材料都是硅基(SiSiC占比不到10%SiC 产业链主要包含粉体单晶材料外延材料芯片制备功率器件模块封装和应用等环节

按照技术的发展以后从高端开始逐步渗透替代现有的IGBT是一个趋势碳化硅器件能承受更大的电流和电压更高的开关速度更小的能量损失更耐高温因此用碳化硅的做成的功率模组可以相应的减少了电容电感线圈散热组件的部件使得整个功率器件模组更加轻巧节能输出功率更强同时还增强了可靠性优点十分明显


二、碳化硅的主要应用

1新能源汽车领域

新能源汽车是 SiC 功率器件最大的应用领域目前是 24 亿美元市场2030 年将超过 150 亿美元在新能源汽车上传统功率器件通常采用 IGBT 技术方案但近年来随着材料科技的发展碳化硅(SiC)正成为技术热点

目前SiC 已实现了车规级应用不过SiC 尚未完全取代 IGBT因为这几种材料都有各自的技术优势但是SiC 凭借其在性能以及降低整车成本等方面的诸多优势正越来越受到新能源汽车市场的青睐特别是牵引逆变器中的应用越来越广并且该趋势在未来几年会变得更加明显

目前特斯拉蔚来的ET7都开始应用碳化硅模块

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2充电基础设施

SiC 在高功率充电桩领域极具竞争优势在汽车厂商的推动下电池电压从 400V 增加到 800V充电桩电压从 500V 增加到 1000V这也导致充电桩需要采用电压 1200V 的功率部件而基于 SiC 技术的功率开关管和功率二极管能提供比硅基 IGBT 尺寸更紧凑的解决方案更高的效率频率都能令高功率充电桩受益。

在碳化硅器件的制造成本中,衬底是占比最大的部分,达到47%。衬底是碳化 硅器件的核心部件,其质量和性能对器件的整体性能有着至关重要的影响。此外 ,外延、前段、研发和其他环节的成本也占据了一定的比例。

碳化硅产业链的发展前景十分广阔。预计到2028年,全球碳化硅市场规模将达 到66亿美元,其中新能源汽车市场将占据主导地位。此外,碳化硅单晶硅炉的 市场空间也很大,预计在2023-2026年期间,其市场空间将达到88亿元人民币。


三,相关公司:

第一梯队的公司包括:

天科合达(未上市):在2022年全球碳化硅 (SIC)  市场中占有13%的份额。 

天富能源 (91亿):涨停,持有天科合达9 .09%的股份,积极布局碳化硅新材料产业。

天岳先进 (320亿):在2022年全球SIC 市场中占有2%的份额,覆盖2至8英寸全系列。

第二梯队的公司包括:

斯达半导 ( 3 2 3 亿 ) : 作 为 国 内IGBT 模块市场的者,自主开发的SiC MOSFET   模块已在主电机控制器客户处完成验证并开始小批量出货。

民德电子 (53亿):涨停,积极布局碳化硅器件核心环节的全产业链,预计今 年将开始量产碳化硅外延片并具备明确的意向客户,同时将开始量产碳化硅器件

甘化科工 (48亿):涨停,通过参股14 . 32%的苏州错威实现了SiC 功率器件的产业化开发和应用。

第三梯队的公司包括:

晶升股份(78亿):在长晶炉市场中占有29%的份额。

北方华创(1251亿):在长晶炉市场中占有50%的份额。

第四梯队的公司包括:

宇环数控 (38亿):涨停,已推出碳化硅设备的部分样机并在客户现场进行试用。

中芯集成 (369亿):作为国产车规级代工市场的者,实现了大规模车规级 碳化硅MOS 产品的量产,具备每月2000片(6英寸)的产能。


四,国内外碳化硅产能跟踪

1. 天科合达
现有产能2-4英寸碳化硅晶片产能达5833片/月4-8英寸SiC衬底产能约5833片/月
产能计划碳化硅衬底项目预计可年产6英寸碳化硅衬底12万片其中6英寸导电型SiC晶片约8.2万片6英寸半绝缘型SiC晶片约3.8万片。
2. 天岳先进
现有产能SiC衬底产能约5583片/月
产能计划碳化硅半导体材料项目预计2022年三季度实现一期项目投产并计划于2026年实现全面达产对应6英寸导电型SiC衬底产能为30万片/年。
3. 河北同光
现有产能4-6英寸碳化硅单晶衬底产能8333片/月
产能计划计划建设年产60万片碳化硅单晶衬底加工基地预计2025年末实现满产运营。
4. 露笑科技
现有产能6英寸SiC衬底预计2022年底能实现产能5000片/月
产能计划预计在2023年实现年产24万片导电型SiC衬底5万片外延片的产能规划。
5. 瀚天天成
现有产能6英寸SiC外延片一期产能5000片/月二期项目于2022年3月31日顺利竣工产能达16666片/月
产能计划碳化硅产业园三期项目将于今年年内启动建设三期项目产能规模将达140万片。
6. 东莞天域
现有产能3英寸4英寸SiC外延晶片产能超1666片/月
产能计划2022年3月国产碳化硅外延设备产业化应用项目计划年产2万片6英寸碳化硅外延片。
7. 斯达半导
产能计划SiC研发及产业化项目预计达产后将形成年产36万片6英寸SiC功率芯片的生产能力拟投2.2947亿元建设车规级全SIC功率模组生产线和研发测试中心年产8万颗。
8. 泰科天润
现有产能4英寸SiC晶圆线产能666片/月一期6英寸SiC晶圆已通线产能5000片/月
2021年6英寸碳化硅电力电子器件生产线进入量产一期产能预计为6万片/年。
9. 华润微
现有产能6英寸SiC晶圆生产线产能约为1000片/月。
10. 时代电气
现有产能4英寸SiC芯片线833片/月
产能计划SiC芯片产线扩产项目建设工期为24个月预计建成后将现有4英寸SiC芯片线年1万片/年的能力提升到6英寸SiC芯片线2.5万片/年。
11. 三安光电
现有产能6英寸SiC晶圆产能6000片/月
产能计划湖南三安一期项目完成建设并顺利投产目前6英寸碳化硅晶圆产能达30000片/月。
12. 士兰微
现有产能已实现SiC功率器件中试线通线
产能计划士兰明镓拟建设一条6吋SiC功率器件芯片生产线建设周期3年最终形成年产14.4万片6吋SiC功率器件芯片的产能。
13. Wolfspeed
现有产能预计2022年SiC衬底产能折合6英寸达到7.1万片/月
产能计划纽约的全球第一座8英寸SiC晶圆厂预计在2022年第三季度量产。
14. II-VI
现有产能SiC衬底产能折合6英寸达到16666片/月
产能计划计划5年内6英寸晶圆产能扩张5-10倍8英寸衬底2024年量产。
15. Rohm
产能计划预计2025年扩产SiC衬底产能至30-40万片
预计2023年量产8英寸计划到2025年投资850亿日元使产能提升16倍。



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