碳化硅行業(yè)發(fā)展概覽報(bào)告2024-2026

2024-2026碳化硅行業(yè)發(fā)展概覽報(bào)告匯報(bào)人：黃麗名2024-08-01FROMBAIDUWENKU定義或者分類特點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展歷程政治環(huán)境商業(yè)模式目錄CONTENTSFROMBAIDUWENKU經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會(huì)環(huán)境技術(shù)環(huán)境發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素行業(yè)壁壘行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)現(xiàn)狀行業(yè)痛點(diǎn)問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景機(jī)遇與挑戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)格局經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會(huì)環(huán)境技術(shù)環(huán)境發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素行業(yè)壁壘行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)現(xiàn)狀目錄CONTENTSFROMBAIDUWENKU行業(yè)痛點(diǎn)問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景機(jī)遇與挑戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)格局01定義或者分類特點(diǎn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER什么是碳化硅第一代半導(dǎo)體材料硅、鍺和第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷化液相比，第三代半導(dǎo)體材料碳化硅因禁帶寬度大、臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高、電子飽和遷移速率大、電子密度高、熱導(dǎo)率高、介電常數(shù)低，具備高頻高效、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強(qiáng)以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等諸多優(yōu)越性能，因而能制備出在高溫下運(yùn)行穩(wěn)定，在高電壓、高頻率等極端環(huán)境下更為穩(wěn)定的半導(dǎo)體器件，是支撐固態(tài)光源和電力電子、微波射頻器件的“核芯”材料和電子元器件，可以起到減小體積簡(jiǎn)化系統(tǒng)，提升功率密度的作用，在半導(dǎo)體照明、5G通信技術(shù)、太陽(yáng)能、智能電網(wǎng)、新能源并網(wǎng)、高速軌道交通、國(guó)防軍工、不間斷電源、新能源汽車、消費(fèi)類電子、快充、無線充等戰(zhàn)略新興領(lǐng)域有非常誘人的應(yīng)用前景。碳化硅襯底主要有2大類型:半絕緣型和導(dǎo)電型。在半絕緣型碳化硅市場(chǎng)，目前主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為4英寸，主要應(yīng)用于信息通訊、無線電探測(cè)等領(lǐng)域。在導(dǎo)電型碳化硅市場(chǎng)，目前主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為6英寸，主要應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通以及大功率輸電變電等領(lǐng)域。碳化硅晶片作為半導(dǎo)體襯底材料，經(jīng)過外延生長(zhǎng)、器件制造等環(huán)節(jié)，可制成碳化硅基功率器件和微波射頻器件。高純硅粉、高純碳粉等原料合成的碳化硅微粉經(jīng)過晶體生長(zhǎng)、晶淀加工形成碳化硅晶體，然后碳化硅晶體經(jīng)過切割、研磨、拋光、清洗等工序加工形成碳化硅晶片。定義02產(chǎn)業(yè)鏈FROMBAIDUWENKUCHAPTER碳化硅襯底、半絕緣體、導(dǎo)電型上游射頻器件、功率器件中游5G基站、功率放大器、電動(dòng)汽車、新能源下游產(chǎn)業(yè)鏈01020303發(fā)展歷程FROMBAIDUWENKUCHAPTER04政治環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER描述工信部:《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》:將GaN單晶襯底、功率器件用GaN外延片、sic外延片，sic單晶襯底等第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品列入目錄:《長(zhǎng)江三角洲區(qū)域—體哈發(fā)展規(guī)劃綱要》:明確要求加快培育布局第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)制制造高質(zhì)量發(fā)展科技部:《“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專項(xiàng)2020年度項(xiàng)目》:支持功率碳化硅芯片和器件在移動(dòng)儲(chǔ)能裝置中的應(yīng)用(應(yīng)用示范類)政治環(huán)境1政治環(huán)境工信部《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》:將GaN單晶襯底、功率器件用GaN外延片、sic外延片，sic單晶襯底等第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品列入目錄《長(zhǎng)江三角洲區(qū)域—體哈發(fā)展規(guī)劃綱要》:明確要求加快培育布局第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)制制造高質(zhì)量發(fā)展科技部05商業(yè)模式FROMBAIDUWENKUCHAPTER06經(jīng)濟(jì)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，幾度趕超世界各國(guó)，一躍而上，成為GDP總量?jī)H次于美國(guó)的唯一一個(gè)發(fā)展中國(guó)家。我國(guó)經(jīng)濟(jì)趕超我國(guó)人口基數(shù)大，改革開放后人才競(jìng)爭(zhēng)激烈，大學(xué)生就業(yè)情況一直困擾著我國(guó)發(fā)展過程中。就業(yè)問題挑戰(zhàn)促進(jìn)社會(huì)就業(yè)公平問題需持續(xù)關(guān)注并及時(shí)解決，個(gè)人需提前做好職業(yè)規(guī)劃與人生規(guī)劃重中之重。公平就業(yè)關(guān)注經(jīng)濟(jì)環(huán)境07社會(huì)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER總體發(fā)展穩(wěn)中向好我國(guó)總體發(fā)展穩(wěn)中向好，宏觀環(huán)境穩(wěn)定繁榮，對(duì)于青年人來說，也是機(jī)遇無限的時(shí)代。關(guān)注就業(yè)公平與提前規(guī)劃促進(jìn)社會(huì)就業(yè)公平問題需持續(xù)關(guān)注并及時(shí)解決，對(duì)于個(gè)人來說提前做好職業(yè)規(guī)劃、人生規(guī)劃也是人生發(fā)展的重中之重。就業(yè)問題與人才競(jìng)爭(zhēng)我國(guó)人口基數(shù)大，就業(yè)問題一直是發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)，人才競(jìng)爭(zhēng)激烈，大學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)情況、失業(yè)人士困擾國(guó)家發(fā)展。政治體系與法治化進(jìn)程自改革開放以來，政治體系日趨完善，法治化進(jìn)程也逐步趨近完美，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系也在不斷蓬勃發(fā)展。中國(guó)當(dāng)前的環(huán)境下描述了當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的日新月異，包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿技術(shù)的涌現(xiàn)。技術(shù)環(huán)境需求增長(zhǎng)、消費(fèi)升級(jí)、技術(shù)創(chuàng)新等是行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素，推動(dòng)了行業(yè)的進(jìn)步。發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素行業(yè)壁壘包括資金、技術(shù)、人才、品牌、渠道等方面的優(yōu)勢(shì)，提高了新進(jìn)入者的難度。行業(yè)壁壘我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展08技術(shù)環(huán)境FROMBAIDUWENKUCHAPTER技術(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)環(huán)境的發(fā)展為行業(yè)帶來了新的機(jī)遇，是行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。創(chuàng)新動(dòng)力技術(shù)環(huán)境的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。人才需求技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進(jìn)了人才的需求和流動(dòng)，為行業(yè)的人才隊(duì)伍建設(shè)提供了機(jī)遇。團(tuán)隊(duì)建設(shè)技術(shù)環(huán)境的發(fā)展要求企業(yè)加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提高員工的技能和素質(zhì)，以適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求。合作與交流技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進(jìn)了企業(yè)間的合作與交流，推動(dòng)了行業(yè)的整體發(fā)展。技術(shù)環(huán)境010203040509發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素FROMBAIDUWENKUCHAPTER10行業(yè)壁壘FROMBAIDUWENKUCHAPTER11行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER12行業(yè)現(xiàn)狀FROMBAIDUWENKUCHAPTER市場(chǎng)情況描述行業(yè)現(xiàn)狀中國(guó)碳化硅產(chǎn)量分為黑碳化硅和綠碳化硅，2020年中國(guó)黑碳化硅產(chǎn)量為75萬(wàn)噸，綠碳化硅產(chǎn)量為5萬(wàn)噸，2021年中國(guó)黑碳化硅產(chǎn)量為90萬(wàn)噸，綠碳化硅為11萬(wàn)噸，產(chǎn)量相繼上漲。說明我國(guó)碳化硅行業(yè)發(fā)展前景及需求量較為良好。根據(jù)海關(guān)資料顯示，2020年受到全球疫情影響，中國(guó)碳化硅進(jìn)口量急劇下降，2020年中國(guó)碳化硅進(jìn)口量為1627噸，同比下降789%，隨著疫情態(tài)勢(shì)的放緩，中國(guó)碳化硅進(jìn)口量有一定的恢復(fù)，2021年中國(guó)碳化硅進(jìn)口量為3875噸，同比增長(zhǎng)1341%，增長(zhǎng)可觀。根據(jù)海關(guān)資料顯示，中國(guó)碳化硅從2017年至2020年出口量呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)，2021年中國(guó)碳化硅出口量恢復(fù)為378萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)55%，2022上半年中國(guó)碳化硅出口量為191萬(wàn)噸?？梢钥闯鲋袊?guó)碳化硅并不依賴于進(jìn)口，出口量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)口量。行業(yè)現(xiàn)狀01市場(chǎng)份額變化2018-2020年和2021上半年晶棒良率分別為41%、357%、50.73%和490%，襯底良率分別為761%、715%、70.44%和747%，綜合良率目前大約為37%。說明中國(guó)碳化硅的技術(shù)級(jí)層面有限，目前還沒有找到能提高綜合良率的辦法。在碳化硅器件各環(huán)節(jié)生產(chǎn)中，襯底的成本最高，為47%，第二為外延，占比12%，第三為前段，占比19%，這是碳化硅器件生產(chǎn)過程中最重要的三個(gè)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)成本過高導(dǎo)致利潤(rùn)收入減少，售價(jià)溢出就會(huì)降低產(chǎn)品的滲透率，從而阻礙碳化硅的發(fā)展。行業(yè)現(xiàn)狀02市場(chǎng)情況我國(guó)碳化硅的使用量接近全球的二分之一，但國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)還很不完善，從我國(guó)碳化硅進(jìn)出口數(shù)量來看，我國(guó)碳化硅出口量遠(yuǎn)大于進(jìn)口量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2021年1-4月我國(guó)碳化硅進(jìn)口量為0.05萬(wàn)噸，同比下降424%，出口量為34萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)19%。進(jìn)出口金額方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2021年1-4月我國(guó)碳化硅進(jìn)口金額為0.03億美元，同比增長(zhǎng)298%，出口金額為0.89億美元，同比增長(zhǎng)11%。我國(guó)碳化硅進(jìn)口來源地主要有日本、挪威與中國(guó)臺(tái)灣，2020年我國(guó)進(jìn)口日本碳化硅2639萬(wàn)美元，位居第一；進(jìn)口挪威碳化硅2217萬(wàn)美元，進(jìn)口中國(guó)臺(tái)灣碳化硅1512萬(wàn)美元。2020年我國(guó)碳化硅共出口到75個(gè)地區(qū)，其中出口到日本78603萬(wàn)美元，位居第一；其次是韓國(guó)，2020年我國(guó)碳化硅出口到韓國(guó)35365萬(wàn)美元；其次是美國(guó)，2020年出口金額為29405萬(wàn)美元。13行業(yè)痛點(diǎn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER大尺寸的SiC單晶襯底制備技術(shù)尚未完全成熟更高效的SiC單晶襯底加工技術(shù)仍然缺乏；與N型襯底技術(shù)相比，P型襯底技術(shù)的研發(fā)相對(duì)滯后。在SiC外延材料方面:N型SiC外延生長(zhǎng)技術(shù)仍需進(jìn)一步提高；因SiC單晶及外延技術(shù)的制約高質(zhì)量的厚外延技術(shù)尚不成熟，使得制造高壓碳化硅器件存在挑戰(zhàn)，且外延層的缺陷密度又制約了SiC功率器件向大容量方向的發(fā)展；SiC器件工藝技術(shù)水平還較低，嚴(yán)重制約了SiC功率器件的發(fā)展和推廣；建立專門針對(duì)SiC器件特點(diǎn)的可靠性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法目前為止仍未建立專門針對(duì)SiC器件特點(diǎn)的可靠性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法。SiC功率器件的驅(qū)動(dòng)技術(shù)和保護(hù)技術(shù)仍需加強(qiáng)，在應(yīng)用中的電磁兼容問題還需進(jìn)一步得到解決，應(yīng)用的電路拓?fù)溥€需進(jìn)一步優(yōu)化。030201行業(yè)痛點(diǎn)14問題及解決方案FROMBAIDUWENKUCHAPTER15行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景FROMBAIDUWENKUCHAPTER發(fā)展趨勢(shì)前景描述大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè):我國(guó)的“中國(guó)制造2025”計(jì)劃中明確提出要大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。2015年5月，中國(guó)建立第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地，搶占第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)略新高地；國(guó)家科技部、工信部、北京市科委牽頭成立第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA），對(duì)推動(dòng)我國(guó)第三代半導(dǎo)體材料及器件研發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。諸多共性問題亟待突破:碳化硅功率器件領(lǐng)域仍然存在一些諸多共性問題亟待突破，比如碳化硅單晶和外延材料價(jià)格居高不下、材料缺陷問題仍未完全解決、碳化硅器件制造工藝難度較高、高壓碳化硅器件工藝不成熟、器件封裝不能滿足高頻高溫應(yīng)用需求等，全球碳化硅技術(shù)和產(chǎn)業(yè)距離成熟尚有一定的差距，在一定程度上制約了碳化硅器件市場(chǎng)擴(kuò)大的步伐。輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性:隨著下游行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體功率器件輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性需求的持續(xù)增加，SiC在功率器件中取代Si成為行業(yè)發(fā)展的必然。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛:SiC半導(dǎo)體潛在應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，對(duì)新能源汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)和電壓轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用前景。行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)我國(guó)的“中國(guó)制造2025”計(jì)劃中明確提出要大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。2015年5月，中國(guó)建立第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地，搶占第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)略新高地；國(guó)家科技部、工信部、北京市科委牽頭成立第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA），對(duì)推動(dòng)我國(guó)第三代半導(dǎo)體材料及器件研發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景01020304諸多共性問題亟待突破碳化硅功率器件領(lǐng)域仍然存在一些諸多共性問題亟待突破，比如碳化硅單晶和外延材料價(jià)格居高不下、材料缺陷問題仍未完全解決、碳化硅器件制造工藝難度較高、高壓碳化硅器件工藝不成熟、器件封裝不能滿足高頻高溫應(yīng)用需求等，全球碳化硅技術(shù)和產(chǎn)業(yè)距離成熟尚有一定的差距，在一定程度上制約了碳化硅器件市場(chǎng)擴(kuò)大的步伐。輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性隨著下游行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體功率器件輕量化、高轉(zhuǎn)換效率、低發(fā)熱特性需求的持續(xù)增加，SiC在功率器件中取代Si成為行業(yè)發(fā)展的必然。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛SiC半導(dǎo)體潛在應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，對(duì)新能源汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)和電壓轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用前景。16機(jī)遇與挑戰(zhàn)FROMBAIDUWENKUCHAPTER17競(jìng)爭(zhēng)格局FROMBAIDUWENKUCHAPTER競(jìng)爭(zhēng)格局隨著半導(dǎo)體技術(shù)的更新?lián)Q代，越來越多的企業(yè)投入到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的研發(fā)中，其中中國(guó)碳化硅龍頭企業(yè)為三安光電，總市值為1370億元，作為半導(dǎo)體的龍頭企業(yè)，將打造出國(guó)內(nèi)首條、全球第三條碳化硅垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈，只是三安光電向第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域擴(kuò)張的重要一步。目前SiC上游的晶片基本被美國(guó)CREE和II-VI等美國(guó)廠商壟斷；國(guó)內(nèi)方面，SiC晶片商山東天岳和天科合達(dá)已經(jīng)能供應(yīng)2英寸~6英寸的單晶襯底，且營(yíng)收都達(dá)到了一定的規(guī)模；SiC外延片:廈門瀚天天成與東莞天域可生產(chǎn)2英寸~6英寸SiC外延片。2018年-2020年碳化硅相關(guān)的中國(guó)專利數(shù)量為2887份；申請(qǐng)數(shù)量前10的單位主要有山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司、電子科技大學(xué)等；前10名的專利總數(shù)量為393項(xiàng)，占全部的16%；前10名之間的數(shù)量差別不是很大；總體來看近三年我國(guó)碳化硅專利的分布比較分散。2017年，三安光電營(yíng)業(yè)總收入893億元，2020年入場(chǎng)碳化硅行業(yè)，總收入增長(zhǎng)到1272億元，說明中國(guó)碳化硅市場(chǎng)發(fā)展前景良好，2021年三安光電總收入同比2020年增長(zhǎng)473%。競(jìng)