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2019年全球第三代半导体SiC功率器件市场格局,电动汽车成为主要下游市场[图]

2020年10月09日 13:25:50字号:T|T

    一、SiC功率器件发展概况

    半导体材料已经从硅、锗第一代材料发展到SiC、GaN的第三代半导体材料,相比前两代半导体材料,SiC和GaN在禁带宽度、击穿电场、热导率等方面表现更加突出,特别适用于现阶段下游正在快速发展的5G通讯和新能源汽车市场。

半导体材料发展路径

资料来源:智研咨询整理

    SiC产业链分为三大环节,包括上游的SiC晶片、SiC外延,中游产业为SiC功率器件的制造,下游市场主要应用在新能源汽车、光伏发电、电源等领域。

SiC产业链

资料来源:智研咨询整理

    SiC是现阶段高压、高功率、高频功率器件理想的材料,所以SiC功率器件在新能源车、充电桩、光伏、风电等这些对效率、节能和损耗等指标比较看重的领域,具有明显的发展前景。

    二、SiC功率器件全球市场格局

    相比于Si基的IGBT,SIC MOS在产品尺寸、功率消耗大幅降低,在电动汽车的电池领域应用具有较强的性能提升。2018年特斯拉的主逆变器采用SiC,随后采埃孚、博世等多家零部件制造商以及比亚迪、雷诺等汽车生产商都宣布在其部分产品中采用SiC技术。汽车领域成为SiC功率市场快速发展的首要驱动力,2014-2019年全球SiC功率器件市场规模复合增长率35.83%,截至219年全球SiC功率器件市场规模约为6.15亿美元。

2014-2019年全球SiC功率器件市场规模

资料来源:YOLE、智研咨询整理

    根据智研咨询发布的《2020-2026年中国碳化硅功率器行业市场竞争格局及投资战略咨询报告》数据显示:全球SiC功率器件主要应用于电动汽车、电源和光伏领域,上述三个主要市场占据了SiC功率器件市场份额65%左右。

2019年全球SiC功率器件下游应用格局

资料来源:ROHM、智研咨询整理

    三、SiC功率器件企业格局

    由于我国SiC市场起步晚,绝大部分材料基本依赖进口,国产化程度偏低。其中,上游的晶片基本被美国CREE和II-VI等美国厂商垄断。其中CREE从SIC上游材料切入到了SIC器件,相当于其拥有了从上游SIC片到下游SIC器件的产业链一体化能力。

    由于碳化硅材料特殊的物理性质,晶体切割、加工等工艺要求高,需要企业长期投入和深耕才能形成产业化生产能力,导致SiC行业门槛很高。

SiC功率器件行业主要企业不同尺寸 SIC 晶片的推出对比

项目
CREE
Ⅱ-Ⅵ
SiCrystal
山东天岳
天科合达
4英寸品片
成功研制并规模化生产
成功研制并规模化生产
成功研制并规模化生产
成功研制并规模化生产
成功研制并规模化生产
6英寸品片
2012年全球首次成功研制并规模化生产
成功研制并规模化生产
成功研制并规模化生产
成功研制,2019年宣布产线建设计划
2014年国内首次成功研制,已规模化生产
8英寸品片
成功研制,2019年宣布产线建设计划
2015年全球首次成功研制,2019年宣布产线建设计划
未披露
未披露
2020年启动研发

资料来源:智研咨询整理

    四、中国SiC功率器件发展趋势

    国内的企业均处于初创期或者刚刚介入SIC领域,包括传统的功率器件厂商华润微、捷捷微电、扬杰科技,从传统的硅基MOSFET、晶闸管、二极管等切入SIC领域,IGBT厂商斯达半导、比亚迪半导体等,但国内当前的SIC器件营收规模都比较小。

    半导体产业是第四次工业革命的核心环节,我国在《中国制造2025》中明确了第三代半导体产业的重要性,近三年,针对第三代半导体材料颁布了诸多支持性政策,促进我国在第三代半导体材料市场取得可观市场前景。

2017-2019年国家第三代半导体相关政策

颁布时间
名称
内容
2017
“十三五”材料领域科技创新专项规划
在总体目标、指标体系、发展重点等各方面均捉出要大力发展第三代半导体材料
2017
“十三五”交通领域科技创新专项规划
提出开展汽车整车、动力系统、底盘电子控制系统以及IGBT、碳化硅、氦化镓等电力电子器件技术研发及产品开发和零部件、系统的软硬件测试技术研究与测试评价技术规范体系研究
2017
“关于组织开展2017年工业强基工程重点产品、工艺'一条龙应用计划工作的通知”
捉出以城市轨道交通应用为源头,实现3.3kV和6.5kV高频高压回合SiCIGBT及SiCMOSFET器件、驱动和变流装置的技术突破
2019
鼓励外商投资产业目录(2019年版)
支持引进SiC超细粉体(纯度>99%)、高纯超细氧化铝微粉(纯度>99.9%)、高纯氮化铝(AIN)粉体(纯度>99%,平均粒径<1μm)等精密高性能陶瓷原料外资生产企业
2019
关于印发重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)的通告
对重点新材料首批次应用给予保险补偿,GaN单晶衬底、功率器件用GaN外延片、SiC外廷片、SiC单晶衬底等第三代半导体产品进入目录
2019
长江三角洲区域一体化发展规划纲要
纲要明确要求长三角区域加快培育布局第三代半导体产业,推动制造业高质量发展

资料来源:智研咨询整理 

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