2024年中國碳化硅行業市場現狀及行業發展技術壁壘

碳化硅作為第三代半導體材料的典型代表，在電力電子領域有著廣泛的應用。它被用于制造大功率電力電子器件，如二極管、結型場效應晶體管、金氧半場效晶體管、絕緣柵雙極型晶體管及門極可斷晶閘管器件等。由于碳化硅功率器件能顯著降低電子設備的能耗，它們在新能源汽車、高鐵、太陽能光伏、風能、電力輸送、UPS不間斷電源等電力電子領域發揮著重要作用。此外，碳化硅還用于制造高性能的LED照明器件和高級耐火材料。

在工業應用中，碳化硅因其高硬度、優良的導熱性能和耐磨性能而備受重視。它的硬度僅次于金剛石，且具有高熱導率和低熱膨脹系數，使其在高溫環境下表現出色。此外，碳化硅還可用作電熱元件和脫氧劑，在煉鋼工業中有廣泛應用。

在新能源汽車領域，碳化硅功率器件可以提高電動汽車的能源利用效率，降低整車能耗，延長續航里程。在光伏發電領域，使用碳化硅功率器件的光伏逆變器可以提高太陽能轉化效率，帶來低成本和高效率。在軌道交通領域，碳化硅器件能夠提升軌道交通牽引變流器供電頻率，提升裝備應用的靈活性和機動性。在航空航天領域，碳化硅是制備航空發動機的理想材料，可有效減小設備損耗。此外，碳化硅在5G通信、智能電網等領域也有廣泛應用。

根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年中國碳化硅行業發展現狀分析及投資前景預測研究報告》分析

從“十五”計劃開始，中國政府就將發展集成電路、元器件等高科技領域作為重要任務。在“十三五”計劃期間，先進半導體領域的發展被明確寫入規劃中。而“十四五”規劃的出臺，進一步圍繞新一代半導體、碳化硅等材料發布了促進性政策，顯示出碳化硅行業在國家戰略中的地位。國家層面出臺的政策包括《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2019版)》和《“戰略性先進電子材料”重點專項2020年度項目》等，旨在鼓勵和支持碳化硅產業的發展。

碳化硅產業鏈包括上游的襯底和外延環節、中游的器件和模塊制造環節，以及下游的應用環節。其中，襯底制造是產業鏈技術壁壘最高、價值量最大的環節。全球碳化硅襯底產業呈現美國一家獨大的局面，美國在碳化硅領域布局較早，因此占據全球碳化硅襯底約60%的市場份額。大尺寸的晶圓也是碳化硅的發展方向，尺寸越大，單位襯底可制造的芯片數量越多，邊緣浪費就越小，單位芯片成本越低。

碳化硅行業市場現狀

近年來，碳化硅在各個領域的應用不斷拓展，成為市場上的熱門材料。在2021年，我國黑碳化硅的產量達到了90萬噸，而綠碳化硅的產量為11萬噸。碳化硅器件的成本分布中，襯底的成本占據了最大的比例，高達47%。這種由碳和硅組成的化合物半導體單晶材料具有許多優越的性能，如禁帶寬度大、熱導率高、臨界擊穿場強高、電子飽和漂移速率高等。這些特性使得碳化硅襯底能夠突破傳統硅基半導體器件及其材料的物理極限，開發出更適應高壓、高溫、高功率、高頻等條件的新一代半導體器件。

在無線通信基礎設施方面，5G技術的廣泛應用對射頻器件提出了更高的要求。相比砷化鎵和硅基LDMOS射頻器件，以碳化硅為襯底的氮化鎵射頻器件因其優越的導熱性能和在高頻段下的大功率射頻輸出能力，成為5G基站功率放大器的主流選擇。據統計，2021年中國5G基站數量達到了142.5萬臺，同比增長100.7%。隨著5G技術的不斷推廣和應用，預計未來中國5G基站數量還將持續增長。

在進出口方面，我國碳化硅的出口量遠大于進口量，但進出口數量波動明顯。2020年受全球疫情影響，進出口數量均出現了大幅度下降。然而，2021年中國碳化硅的出口數量同比增漲了374891噸，漲幅高達76.99%。同時，碳化硅的進口數量也同比增長了138.40%。進出口金額方面，我國碳化硅的進出口金額受進出口數量影響波動較大。盡管如此，2021年中國碳化硅的進口金額同比增漲了54.81%，達到了1225萬美元;出口金額同比增漲了58.04%，達到了34917萬美元。

在進出口均價方面，我國碳化硅的進口均價在2017年后有所下降，但在2020年均價有所回升;而出口均價則波動不大。據統計，2021年中國碳化硅的進口均價為3.16美元/千克;出口均價為0.93美元/千克。

碳化硅行業的發展前景廣闊，其在新能源汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網等領域的應用不斷拓展。隨著技術的不斷進步和應用領域的拓展，我國碳化硅產業將繼續保持穩定的發展態勢。

碳化硅行業發展技術壁壘

原料純度要求高。碳化硅的制備需要高純度的原料，如高純度的硅和碳。原料中的雜質會對碳化硅的性能產生不良影響，因此原料的提純技術是制備高質量碳化硅的關鍵。

生長條件苛刻。碳化硅晶體需要在高溫、高壓等極端條件下生長。這些條件對設備的要求較高，生長過程中還需要精確控制溫度、壓力等參數，以保證晶體的質量和穩定性。

加工難度大。由于碳化硅具有高硬度、高脆性等特點，傳統的機械加工方法難以對其進行有效加工。因此，需要開發針對碳化硅材料的特殊加工技術，如激光加工、離子束加工等。

器件制備工藝復雜。碳化硅器件的制備工藝相對復雜，需要多道工序和精確的工藝控制。同時，由于碳化硅材料的特殊性，器件的封裝和測試技術也需要相應的發展。

可靠性問題。碳化硅器件在高溫、高壓、高輻射等惡劣環境下工作時，容易出現性能退化、失效等問題。因此，需要提高碳化硅器件的可靠性和穩定性，以滿足實際應用的需求。

這些技術壁壘限制了碳化硅行業的快速發展，但同時也為行業內的企業提供了技術創新和突破的機會。隨著技術的不斷進步和突破，碳化硅行業的發展前景將更加廣闊。

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