2021年碳化硅行業(yè)研究報告

2021年碳化硅行業(yè)研究報生告報告綜述：新能源車全球普及加速，功率密度標準持續(xù)提升為SiC產(chǎn)業(yè)落地提供契機。歐盟方面，在民眾訴求的推動下，歐盟的碳排放標準日趨嚴格，現(xiàn)行的碳排放標準要求2021年生產(chǎn)的乘用車碳排放量滿足95g/km,我們認為在此嚴苛要求下，新能源汽車或?qū)⑻娲加蛙?。美國方面，拜登上臺帶來美國新能源政策轉(zhuǎn)向，并計劃于2050年實現(xiàn)碳中和，我們認為政府方面也希望借助特斯拉等頭部企業(yè)助力美國汽車制造業(yè)在新趨勢下保持領先地位。中國方面，2019年中國石油對外依存度超過70%，我們認為電動車對保障能源安全至關重要，且中國憑借市場空間、工程師紅利等優(yōu)勢，有望借助汽車電動化實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展彎道超車的目標。我們看到，在各國制定的電動車發(fā)展路線圖中，功率密度標準逼近主流Si基器件的性能極限，SiC器件成為理想替代。我們認為SiC有望在電動汽車產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展及滲透率提升的雙重推動下迎來需求快速成長。SiC解決電動車三大需求痛點，規(guī)模普及即將到來。我們認為，SiC有望從以下三個方面解決Si基器件的痛點問題：1）續(xù)航里程是電動車的一大痛點，根據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)，SiC器件整體損耗相比Si基器件降低80%以上，導通及開關損耗減小，有助于增加電動車續(xù)航里程；2）輕量化的實現(xiàn)。SiC器件具備高飽和速率、高電流密度、高熱導率的特點，有利于實現(xiàn)電控模塊小型化、周邊系統(tǒng)小型化、冷卻系統(tǒng)簡單化，從而減輕整車重量；3）滿足800V高電平要求。為配合快充應用，車內(nèi)電平向更高的800V提高是大勢所趨，在1200VIGBT車規(guī)產(chǎn)品難以普及的背景下，使用SiCMOSFET是良好的解決方案。我們認為，目前SiC無法大規(guī)模商用的主要矛盾在于成本高昂，但根據(jù)我們的測算，在新能源車平價目標成本假設下（三電成本與傳統(tǒng)動力總成價格相當），若SiC的器件成本下降至硅基器件的2倍時，其經(jīng)濟效益有望助推SiC在全系列車型全面普及。小器件大市場，中國車用SiC市場將迎來高速成長。我們測算，2025年中國電動車及快充樁將帶來62億元/78億元的SiC器件/模塊市場空間（模塊中包含器件成本），2021-25年CAGR高達58%/35%。從產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)來看，我們測算SiC襯底及外延片價值量合計占比超器件總價值量的60%，2025年中國本土導電型襯底片需求超100萬片，行業(yè)上游重要性強，需求空間廣闊。我國企業(yè)目前已經(jīng)能實現(xiàn)6寸片規(guī)模量產(chǎn)，8寸片與海外的技術差距正在縮小。新能源車全球普及加速，碳化硅產(chǎn)業(yè)落地迎機遇歐洲：碳排放標準倒逼新能源車對傳統(tǒng)燃油車進行替代歐洲推出碳中和時間表。歐洲議會2019年11月宣布歐洲進入“氣候緊急狀態(tài)”，歐盟委員會在2019年12月啟動了“綠色新政”，將2030年減排目標提升至50-55%，并確定了2050年實現(xiàn)碳中和，碳排放要求日趨嚴格。歐洲自2009年以來多次制定碳排放標準，現(xiàn)行的碳排放標準要求2021年生產(chǎn)的乘用車碳排放量需滿足95g/km。歐盟委員會在

2014年提出到2021年，車企生產(chǎn)的乘用車的碳排放量需滿足95g/km,不達標的車企將面臨巨額罰款。2018年歐盟委員會進一步明確，在2021年的基礎上，2025年的碳排放量減少15%；到2030年，減少37.5%,分別降至81g/km及59g/km。2019年歐盟確定2050年實現(xiàn)碳中和的目標，將進一步推動更加嚴格的減排目標，正在推動2030年碳排放在2021年的基礎上減少60%的標準制定。在日益嚴格的碳排放標準下，新能源汽車替代傳燃油車成為必然趨勢。燃油車的發(fā)動機難以進行本質(zhì)革新，減排空間有限，新車平均碳排放量在2015年下降至119.5g/km后，2019年反而上升至122.4g/km。要達到上述95g/km的碳排放標準，只能大力發(fā)展新能源汽車，提升新能源車的占比。圖表1;歐盟乘用車歷史8士排放量及耒來目靖Gfi^-Z-E^-^UQ?*E①aou2Q2S口Gfi^-Z-E^-^UQ?*E①aou2Q2S口-81o/km2030targe-tO-59g/kmgfAJ^&ARD2^STANDARD3^STANDARD心I ■ 30M■才—珈■ :Wgi-MX ■aWO 2010 20.20 2030YwrFIdlit*1.Av4r號g*hflttgri^^11口.*mi事.iqrim制u-/nd11cl中司2CQ*煢&外必修、修1rww加,帛看胃上1^^,ryjkj&Mr^k<jir￡咕th*ELJ.AMCPj n^FerEChtewEynCip44rnPfivihg; (NlEDC)rhcnsurc-m^riitA. '二i小*#』三美國：民主黨上臺或?qū)⑼苿与妱榆嚠a(chǎn)業(yè)鏈加速升級，促使其重回汽車產(chǎn)業(yè)鏈領導地位拜登就任當日便簽署行政命令，表示重新加入《巴黎氣候協(xié)定》，并計劃于2050年實現(xiàn)碳中和，有望助推新能源車產(chǎn)業(yè)鏈加速升級。根據(jù)拜登競選推出的《清潔能源革命和環(huán)境計劃》2，其在氣候領域提出的目標是到2035年通過可再生能源過渡實現(xiàn)無碳發(fā)電，到2050年美國實現(xiàn)碳中和，實現(xiàn)100%的清潔能源經(jīng)濟。具體措施包括：恢復電動車全額7,500美金的稅金抵免，取消目前的企業(yè)補貼20萬輛的銷量上限，加快新能源車推廣，并計劃于2030年前在高速公路區(qū)域建設超過50萬個充電樁等。我們認為民主黨在新能源領域的轉(zhuǎn)向有望提升美國對于新能源車的政策支持，助推新能源車產(chǎn)業(yè)鏈加速升級。特斯拉等頭部企業(yè)有望助力美國重奪電動汽車制造業(yè)的制高點。汽車產(chǎn)業(yè)作為美國傳統(tǒng)制造業(yè)的代表之一，二戰(zhàn)以后卻從輝煌走向衰落，我們認為主要是其經(jīng)受了兩次沖擊：1)20世紀70年代起，全球石油危機使精細化制造的日本汽車市占率迅速提升，以及2)2010年后德國品牌在中國市場的崛起。根據(jù)美國商務部統(tǒng)計，美國汽車行業(yè)產(chǎn)值占GDP的比重，由1978年的1.9%降至2018年的0.8%。我們認為，由于汽車制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條長、上下游相關行業(yè)豐富，汽車產(chǎn)業(yè)對GDP的貢獻遠大于增加值本身，行業(yè)地位尤為重要。我們認為拜登政府的新能源政策將成為美國電動汽車市場發(fā)展的一大推動力，有助于使其在特斯拉等電動汽車頭部企業(yè)的傾力配合下，保持美國高端制造領域的優(yōu)勢地位。中國：電動汽車是我國實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)彎道超車、保障能源安全的必然選擇汽車工業(yè)電動化為我國從汽車產(chǎn)業(yè)彎道超車提供契機。工信部在《電動汽車安全指南（2019版）》中指出，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷百年未有之大變局，電驅(qū)動相關技術、人工智能技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展為汽車產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供了強大的技術支撐，電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型重要的發(fā)展方向。對于傳統(tǒng)燃油車，中國雖然擁有龐大的汽車供應體系，但關鍵零部件技術缺失，發(fā)動機、變速箱等設備依賴海外廠商進口，我們認為以電動汽車為突破口能夠推進我國汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，有望實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的彎道超車。汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟中重要的支柱行業(yè)，能夠拉動國內(nèi)消費增長，其產(chǎn)業(yè)鏈長、提供就業(yè)機會多，對推動經(jīng)濟增長、促進社會就業(yè)有重要作用。汽車產(chǎn)業(yè)能夠拉動我國消費需求及提供大量就業(yè)崗位，根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，2010年至2019年汽車銷售額占中國社會零售總額比重均維持在10%以上，2019年汽車新車零售從業(yè)人員達到120.92萬，占城鎮(zhèn)就業(yè)人數(shù)的10%。同時，由于汽車行業(yè)具備高度綜合性，產(chǎn)業(yè)鏈涉及國家工業(yè)的各個方面，上游包括發(fā)動機系配件、制動系配件等汽車零部件生產(chǎn)銷售，涵蓋了冶金、橡膠、玻璃、化工等重要的制造業(yè)部門，中游包括整車集成制造及銷售，下游輻射汽車后維修保養(yǎng)、出行服務等諸多市場。發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)能夠直接及間接地拉動經(jīng)濟增加，提供就業(yè)崗位。中國具備市場空間較大、“工程師紅利”等優(yōu)勢，同時政策落地推動電動汽車發(fā)展。由于我國龐大的人口基數(shù)及消費升級趨勢，電動汽車市場空間較大，根據(jù)中金公司研究部預測，2025年我國電動汽車的出貨量將達到669萬輛，占全球新能源汽車銷量47%，2021年至2025年年復合增長率達到35%。同時，中國每年高校畢業(yè)生人數(shù)持續(xù)增長，根據(jù)教育部的數(shù)據(jù)，2020年高校畢業(yè)生人數(shù)達到874萬人，為中國發(fā)展電動汽車提供了“工程師紅利”，向產(chǎn)業(yè)微笑曲線的兩端延伸。在政府政策的推動下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展成為可能，根據(jù)國務院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，到2025年我國新能源汽車新車銷售量占新車總銷量的20%左右，并完善雙積分制度以補充財政補貼。圖表5:汽車新車冢售額及就業(yè)崗位占比■汽車新車零售商品銷售額占社會零售總額比重■汽車新車零售從業(yè)人數(shù)占城鎮(zhèn)就業(yè)人員比重卞中國石油的對外依存度超70%，能源安全問題有待解決。國際上一般將50%的石油對外依存度作為石油能源安全問題的“安全警戒線”3，而根據(jù)中國統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2019年中國石油對外依存度超過70%，遠超能源安全的要求。目前全球石油分配格局基本固定，且國際形勢復雜，我國在自身石油生產(chǎn)無法滿足需求的情況下，通過石油貿(mào)易和海外份額的方式獲取石油資源的壓力越來越大。電動汽車對降低石油依存度，緩解國內(nèi)石油消耗至關重要。根據(jù)自然保護協(xié)會數(shù)據(jù)，2017年中國道路交通消耗的石油約占石油消費總量48%，我們認為，減少汽車石油消耗能夠降低我國的石油依存度。若采用天然氣能源，我國天然氣儲量同樣較低：根據(jù)海關總署數(shù)據(jù)，2018年中國是全球第一大天然氣進口國，2019年對外依存度達到43%，難以支撐汽車的能源需求。而相比之下，我國煤炭儲量較大，能夠?qū)崿F(xiàn)電力的自給自足，同時還能夠通過核能、太陽能、風能等方式增加電力供給，電動汽車成為解決能源安全問題的必然選擇。各國功率密度標準持續(xù)提升，碳化硅器件對硅基器件形成替代在即美國能源部旗下的組織U.S.Drive在2017年發(fā)布的《電氣電子技術路線圖》4中指出，在2025年電控的功率密度需達到100kW/L，效率應大于98%；而電機的功率密度需達到50kW/L，效率應大于97%。根據(jù)我國工信部發(fā)布的《＜中國制造2025＞重點技術領域路線圖（2018年版）》，在2025年，自主電控產(chǎn)品應實現(xiàn)功率密度不低于25kW/L。我們認為，這個標準制定的初衷，是因為體積涉及到了汽車有效空間利用和乘客的體驗。目前電動汽車主要采用硅基器件，但受自身性能極限限制，硅基器件的功率密度難以進一步提高。在電動汽車的動力單元和控制單元中，變換器和逆變器多采用Si基IGBT或MOSFET作為功率器件。但Si材料在高開關頻率及高壓下?lián)p耗大幅提升，功率密度已經(jīng)接近了其性能極限。我們看到，早期的主流混動車型中，其逆變器功率密度基本在20kW/L以下，而采用了第三代化合物半導體SiC材料的逆變器，由于SiC具有效率高、尺寸更小和重量更低的優(yōu)勢，可以將功率密度大幅提升，我們認為其是Si材料未來的理想替代。性能優(yōu)勢助推碳化硅器件快速發(fā)展，規(guī)模普及即將到來SiC提升電能轉(zhuǎn)換效率，增加續(xù)航里程續(xù)航里程是電動車的一大痛點。結合英飛凌的研究數(shù)據(jù)，我們認為SiC器件可以從導通/開關兩個維度降低損耗，整體損耗相比Si基器件降低80%以上，實現(xiàn)增加電動車續(xù)航里程的目的。SiC材料臨界擊穿電場高，導通電阻低，可降低器件的導通損耗。由于SiC的禁帶寬度（3.3eV）遠高于Si（l.leV）,因此其漂移區(qū)寬度得到大大縮短、可實現(xiàn)的摻雜濃度也得到提高。在SiCMOSFET導通時，正向壓降和損耗都小于Si-IGBT。根據(jù)英飛凌研究，當負載電流為15A時，常溫下SiCMOSFET的正向壓降只有SiIGBT的一半，在175℃結溫下，SiCMOSFET的正向壓降約是SiIGBT的80%。SiC-MOSFET不存在拖尾電流，載流子遷移率高，降低器件開關損耗。Si-IGBT模塊中會集成快恢復二極管（FRD），在關斷會存在反向恢復電流及拖尾電流，導致其開關速度受到限制，從而造成較大的關斷損耗。而SiC-MOSFET屬于單極器件，更像一個剛性開關，不存在拖尾電流，且較高的載流子遷移率（約Si的3倍）也減少了開關時間，損耗因此得以降低。根據(jù)英飛凌研究，在25℃結溫下，

SiCMOSFET關斷損耗大約是SiIGBT的20%；在175℃的結溫下，SiCMOSFET關斷損耗僅有IGBT的10%。圖表處SiC的材料特性有助于降低器件導通和開關損耗■SiC的栽流子[￡筋率是si的3倍左右可載流子遷移率以提借更快的開關速度，以降低開關損耗載流子遷移率■5i-IGBT是雙極器件，關斷時反向恢復電流及施■5i-IGBT是雙極器件，關斷時反向恢復電流及施尾電流不可避免,而SicMOSFET不存在這個問題，縮短開■SiC熔帶寬度遠大于Si,可實現(xiàn)更高濃度的摻雜、更援的澧移區(qū)寬度，減小導通電阻，使器件的導通損耗大大降低關時間，降低開關損耗SiC助力新能源車實現(xiàn)輕量化輕量化是整車廠的不懈追求。我們認為SiC器件具備高飽和速率、高電流密度、高熱導率的特點，有利于新能源汽車零部件輕量化的實現(xiàn)。SiC材料具備更高的電流密度，相同功率等級下封裝尺寸更小。SiC具備較高的載流子遷移率，能夠提供較高的電流密度。在相同功率等級下，碳化硅功率模塊的體積顯著小于硅基模塊，有助于提升系統(tǒng)的功率密度。以IPM為例，碳化硅功率模塊體積可縮小至硅功率模塊的2/3-1/3。SiC能夠?qū)崿F(xiàn)高頻開關，減少無源器件的體積和成本。SiC材料的電子飽和速率是Si的2倍，有助于提升器件的工作頻率；此外，如上文所述，高臨界擊穿電場（10倍于Si）的特性使其能夠?qū)OSFET帶入高壓領域，克服IGBT開關過程中的拖尾電流問題，開關損耗低，提升實際應用中的開關頻率，減少濾波器和無源器件如變壓器、電容、電感等的使用，從而減少系統(tǒng)體系和重量。在實現(xiàn)相同電感電流的情況下，開關頻率越高，可以適當降低電感值。SiC禁帶寬且具有良好的熱導率，可以減小散熱器的體積和成本。由于SiC材料具有寬禁帶寬度且熱導率高的特點，更容易散熱，器件可以在更高的環(huán)境溫度下工作。理論上，SiC功率器件可在175℃結溫下工作。主流電動汽車一般包含兩套水冷系統(tǒng)——引擎冷卻系統(tǒng)和電力電子設備的冷卻系統(tǒng)，冷卻溫度分別為105和70℃。如果采用SiC功率器件，可以使器件工作于較高的環(huán)境溫度中，有望實現(xiàn)兩套水冷系統(tǒng)合二為一，甚至采用風冷系統(tǒng)，減少散熱器體積及成本?？斐涫沟谜囯娖教岣?，IGBT工作電壓恐難滿足需求實現(xiàn)快充的關鍵是通過增大電流或提升電壓提升充電功率，由于電流提升存在可預見的上限，高電壓是實現(xiàn)快充的必然趨勢。根據(jù)e-technology的研究，受到充電插頭及電芯的溫度限制，即使采用液冷充電插頭，電動車充電也存在500A的電流上限，要實現(xiàn)200kW以上的快充功率，電動車必然會從400V系統(tǒng)轉(zhuǎn)向800V系統(tǒng)。同時，達到相同功率的情況下，提升電壓則可以相應降低電流，減少散熱及導線橫截面。根據(jù)e-technology的估算，以100kWh的電池為例，從400V電車系統(tǒng)提升為800V電車系統(tǒng)，由于電池散熱減重及導線質(zhì)量降低可以推動電池實現(xiàn)25kg的重量降低，降低電車能耗，提升電車續(xù)航里程。我們認為，若系統(tǒng)電壓（總線電壓）從400V提高至800V,需要同時提高半導體器件的耐壓的水平，650VIGBT將無法工作，SiMOSFET的耐壓極限也會明顯被超越，若采用Si基器件，必須使用1200VIGBT。受限于體積、功耗、散熱等因素，通常情況下1200V的IGBT模塊一般服務于工業(yè)場景，很難通過車規(guī)認證，2018年英飛凌才推出第七代IGBT技術，使1200V模塊車用成為可能5。但我們認為，SiC的材料特性優(yōu)勢有望使其在800V系統(tǒng)部署中更受整車廠青睞，同時，輸出功率的提升也使SiC材料成為800V系統(tǒng)的理想選擇。圖表14:400V提升至KOOV的電車重量（lOOkWh電池）~減重20kg廠——~減重20kg廠——重量減輕25蛆一~減重5kg二L400VACDC高壓導線動力加熱800V電車充電器充電器電池 設備系統(tǒng)*j篇麻成本經(jīng)濟性問題有望在未來解決，車用SiC需求有望迎來快速成長期目前，由于受到SiC長晶技術壁壘高（如：需要高溫生長及精確控制；長晶速度很慢而不能像Si一樣拉晶；爐體尺寸限制晶圓尺寸不好做大；材料硬度高韌性差容易斷裂）、器件良率低（如：摻雜工藝要求高、形成歐姆接觸困難）等因素掣肘，因此SiC器件高昂的生產(chǎn)成本阻止了其初期被整車廠大量采用。以目前的成本來看，新能源車的度電單價（三元、不含稅）價格在900元人民幣左右，而在2025年有望降至560元左右。假設400km續(xù)航里程，電池包的價格分別在42,500元/24,000元左右。若要增加10%的續(xù)航，我們線性外推得到電池包的邊際成本為4,500元/2,400元。目前，SiC器件成本約為硅基器件的5倍以上，為當前SiC器件難以在中低端車型大規(guī)模應用的主要原因。以A級車為例，主逆變器中IGBT器件成本約為1,300元，若替換為SiC則將會帶來至少5,000元以上的成本增加，而同時帶來5%-10%續(xù)航里程的提升。我們測算，若暫不考慮冷卻系統(tǒng)節(jié)省的成本及空間節(jié)約帶來的附加值，在新能源車平價目標下，若SiC能換取5%-10%的續(xù)航里程增加，則當SiC的器件成本將下降至硅基器件的1倍時，其經(jīng)濟效益有望助推SiC在全系列車型全面普及；如圖18所示，若采用SiC材料能增加電動車10%的續(xù)航里程，對于車廠來講，單車成本的節(jié)約在1,100人民幣左右。小器件大市場，中國車用SiC將迎高速成長我們測算，2021年國內(nèi)SiC器件/模塊市場規(guī)模為10億元/24億元，2025年有望達到62億元/78億元，年復合增速達58%/35%，迎來高速增長期功率開關器件在新能源汽車中的應用范圍很廣，其中主要包括主逆變器、直流DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電機等。我們以自上而下的方式，以新能源車出貨量為基礎，配合滲透率、SiC模塊/器件單車價值等假設測算，得出2025年中國新能源車及周邊應用將帶來62億元的SiC器件市場空間，78億元的SiC模塊市場空間（包含器件成本），2021-2025年復合增速達58%/35%。其中我們的關鍵假設如下：第一，從成本下降曲線來看，我們認為SiC本身的成本下降曲線是線性的，但由于整體市場需求高漲，上游擴產(chǎn)積極，成本下降可能會呈現(xiàn)加速趨勢，年同比降幅將有望從低雙位數(shù)加速至近20%；第二，從車型來看，我們認為到2025年SiC成本仍然難以下降至A級車Si基器件的2倍水平。中高級乘用車由于具有品牌溢價，成本上升帶來的續(xù)航里程增加、輕量化等附加體驗也更容易被消費者所接受，我們認為B/C級車大規(guī)模采用SiC器件的可能性大，其中Tesla及比亞迪作為現(xiàn)有整車廠中最為積極兩方（根據(jù)公開資料，Model3及比亞迪漢車型已經(jīng)搭載了SiC模塊的主逆變器），未來SiC器件滲透率有望繼續(xù)加速。未來華為、蘋果等大廠及小鵬、蔚來等高端造車新勢力設計的整車也有望大量采用SiC。而非豪華品牌A級（包含）及以下車型采用SiC的可能性很小?？紤]到成本更高，對空間和續(xù)航里程敏感度更低等因素，在商用車方面，我們預計SiC滲透率將整體低于乘用車；第三，從零部件種類來看，主逆變器（Inverter）會先進行SiC替換，由于車載充電機（OBC）、直流轉(zhuǎn)換器（DC-DC）、快充（Booster）等工作頻率高，從SiC高頻性能來看要優(yōu)于Si基材料，同樣存在較大替換空間；第四，從器件類型及價值量來看，主逆變器中由于搭載SiC模塊，半導體價值量最高，而車載充電機、直流轉(zhuǎn)換器等部分僅搭載單管器件，整體價值量不及主逆變器。SiC襯底及外延合計價值量占比超60%，在產(chǎn)業(yè)鏈中地位至關重以65nm制程為例，目前12英寸硅片（拋光片）售價僅在100美元左右，而最終的晶圓售價高達1,500美元，原因在于Si集成電路工藝歷經(jīng)多次刻蝕、光刻、清洗等前道處理步驟，在硅片表面制作器件的附加價值量高。而SiC僅被用于制造分立器件，其本身工藝難度并不大（SiCMOSFET仍是橫向平面工藝器件），襯底及外延質(zhì)量則從很大程度上決定了最終的器件性能。根據(jù)我們的產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，由于SiC襯底及外延生長溫度高、速度慢、良率低等原因，從價值量上看，2020年2,500美元售價的SiC晶圓成品中，襯底片價值量約1,100美元，外延片價值量約500美元，合計價值量達1,700美元，約占整體晶圓成品價值量的63%。因此，我們認為SiC產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)地位至關重要，且從投資回報情況來看，SiC基襯底的投入產(chǎn)出比要優(yōu)于Si，部分企業(yè)的投入產(chǎn)出比可以接近1：1水平（1元人民幣的投資對應1元年收入），是一個優(yōu)良的賽道。結合我們對SiC器件市場規(guī)模的測算及對襯底/外延部分價值量的假設，我們預計2025年中國本土新能源車用SiC襯底/外延片市場規(guī)模將達到26億/39億人民幣。圖表25:SiC襯贏相比Si袍光片有更好的撥入產(chǎn)出比(2019)國產(chǎn)廠商全面布局導電型機高純半絕緣兩類襯底，正努力追趕與海外差距SiC襯底主要分為導電型和半絕緣型兩類，新能源車用半導體器件基于導電型碳化硅襯底制造。具體應用形式來看，導電型SiC襯底一般會再生長SiC外延層得到SiC外延片，主要用于制造耐高溫、耐高壓的功率器件，應用于新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等領域；而在半絕緣型SiC襯底上，通常會上生長GaN外延層，制得SiC基GaN外延片，可進一步制成微波射頻器件，應用于5G通訊、雷達等領域。導電型及半絕緣型SiC襯底在制作工藝上存在較大差異。在主流的物理氣相傳輸法(PVT)長晶工藝中，半絕緣型SiC襯底的生長對原材料碳化硅粉末純凈度要求高，同時需要在生長過程中加入釩雜質(zhì)，摻雜工藝難度大。而導電型襯底相對容易獲得，但需要對摻雜有較好的控制，且功率器件需要在較大襯底上生產(chǎn)才具備經(jīng)濟效益，SiC單晶擴徑問題也是壁壘。除了主流PVT生長方法外，我們也看到一些新工藝的進步，目前日本電裝（DENSO）等企業(yè)正在利用高溫化學氣相沉積方法（HTCVD）將高純氣態(tài)碳源和硅源在高溫結合，來得到高阻值的碳化硅單晶，且生長速率能達到1.0mm/h-3.0mm/h，值得長期關注。但綜合考慮成本、良率及工藝成熟度等問題，我們認為目前PVT方法仍為市場主流技術。碳化硅襯底市場以海外廠商為主導，中國企業(yè)市場份額現(xiàn)較小。碳化硅襯底產(chǎn)品的制造涉及設備研制、原料合成、晶體生長、晶體切割、晶片加工、清洗檢測等諸多環(huán)節(jié)，需要長期的工藝技術積累，存在較高的技術及人才壁壘。自1955年首次在實驗室成功制備碳化硅單晶以來，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家與地區(qū)不斷創(chuàng)新碳化硅晶體的制備技術與設備，形成了較大優(yōu)勢；而中國碳化硅晶體的研究從20世紀90年底末才起步，2000年以后開始工業(yè)化生產(chǎn)的探索。根據(jù)YoleDevelopment數(shù)據(jù)，2020年上半年Wolfspeed（Cree全資子公司）市占率達到45%以上，國內(nèi)龍頭天科合達和山東天岳的合計市場份額不到10%。山東天岳、爍科晶體（中電科孵化）、河北同光（中科院半導體所孵化）現(xiàn)有主要