汽車電子及第三代半導體行業研究1.汽車電子相關核心投資機會有哪些？連接器：（1）高壓連接器：電動車滲透率提升和高壓升級，行業量價齊升。2021

新能源汽車已進

入快速滲透期。伴隨著電動汽車的快速市場滲透，高壓連接器的用量將有顯著提升。（2）高速連接器：智能化大勢所趨，多傳感器、域集中式趨勢驅動長期成長。車輛智能

化程度提升所帶來的傳感器數量提升趨勢和域集中式整車架構趨勢將提高

FAKRA以及

MINIFAKRA連接器的和以太網連接器的單車用量。（3）上游產業鏈：上游銅合金和塑膠材料是核心。在上游材料方面，高端銅合金和塑膠

材料是核心，博威合金率先實現了銅合金的進口替代，推出了

EValloy的棒材系列產品等，

該系列產品已廣泛使用在新能源汽車的充電槍端子、高壓線束接頭和車用繼電器端子等領

域。PCB：汽車電子化加深帶動汽車用

PCB市場規模顯著提升。汽車電動化能夠顯著提升汽車電子化

程度，相應也帶動

PCB需求增加。電池、電機、電控是新能源汽車的三大核心系統。“電

池”總成，指電池和電池管理系統（BMS）；“電機”總成，指電動機和電動機控制器；高

壓“電控”總成，包含車載

DC/DC轉換器、車載充電機、電動空調、PTC、高壓配電盒和

其他高壓部件。汽車電動化能夠顯著提升汽車電子化程度，傳統緊湊型車、中高檔車、混

合動力汽車、純電動汽車汽車電子成本占整車成本分別為

15%、20%、47%、65%。汽車電

子化程度增加帶動

PCB需求增加，新能源汽車

PCB用量為傳統汽車的

5-8

倍。同時車用

FPC（撓性電路板）取代線束已經成為趨勢，未來

FPC在汽車上的應用也會逐漸增加，戰

新

PCB預計單車用量將超過

100

片，2022

年全球汽車用

FPC市場規模將達

70

億元。車載毫米波雷達加速發展為高頻

PCB貢獻增量。毫米波雷達具有體積小、質量輕、空間分

辨率高；穿透霧、煙、灰塵的能力強、傳輸距離遠、具有全天候全天時的特點；性能穩定，

不受目標物體形狀、顏色等干擾等多項優點，在自動駕駛感知層有廣泛應用。在汽車

ADAS滲透率和自動駕駛等級不斷提升的背景下，毫米波雷達市場將進入高速成長階段。毫米波

雷達傳感器的不同

PCB設計共同的特點是都需要使用超低損耗的

PCB材料，從而降低電

路損耗，增大天線的輻射，車載毫米波雷達需求的快速增長有望為高頻

PCB貢獻顯著增量。IGBT&第三代半導體：新能源汽車開啟半導體新一輪成長趨勢，IGBT為新能源應用剛需芯片，國內企業迎來國

產替代&行業紅利雙擊汽車電動化、網聯化、智能化發展趨勢中帶動汽車半導體需求大幅度增長。IGBT應用于新

能源的電壓轉換，例如：汽車動力系統、光伏逆變器等，IGBT功率模塊均是逆變器的核心

功率器件，在電動車動力系統半導體價值量中占比

52%。IGBT透過控制開關控制改變電壓

具備耐壓的特性被各類下游市場廣泛使用，此外由于

IGBT工藝與設計難度高，海外企業

憑借多年的積累占據較大的市場份額；國內廠商近年來通過積極投入研發成功在國內新能

源汽車用

IGBT模塊市場中占取到了一定份額，但仍有很大的替代空間。國內

IGBT企業已實現

0-1

突破，緊握缺貨朝下國產化機遇啟動放量海外企業憑借多年積累，在

IGBT產品市場占據了一定的先發優勢與市場份額；國內新能源汽車

IGBT模塊市場中，海外企業占據壟斷地位，其中英飛凌市占率達到

58.20%。國內

企業近年來通過積極投入研發，緊抓國產替代機遇，成功在國內新能源汽車用

IGBT模塊

市場中占取到了一定份額，實現

0

到

1

的突破；隨著國產替代加速推進，包含時代電氣、

士蘭微、斯達半導、宏微科技、新潔能、華潤微等國內廠商將迎來

1

到

N放量的黃金期。新能源汽車需求高起帶動第三代半導體在大功率電力電子器件領域起量。電動汽車和充電

樁等都需要大功率、高效率的電力電子器件，基于

SiC、GaN的電子電力器件因其物理性

能優異在相關市場備受青睞。第三代半導體有望成為綠色經濟的中流砥柱，助力新能源汽

車電能高效轉換，推動能源綠色低碳發展。舉例來看，到

2030

年，如果有

3500

萬電動車

使用

SiC，那么這一制造年生產出的新能源汽車總計在它們的使用期限中節約了的能源相

當于節省

1.92

億桶油/

相當于節省

82

億美元電力成本。SiC與傳統產品價差持續縮小，預計

SiC2022

年將迎來增長拐點,

2026

年將全面鋪開。

SiC與傳統

Si基產品價差持續縮小。1)

上游襯底產能持續釋放，供貨能力提升，材料端襯

底價格下降，器件制造成本降低;

2)

量產技術趨于穩定，良品率提升，疊加產能持續擴張，

拉動市場價格下降;

3)

產線規格由

4

英寸轉向

6

英寸,

成本大幅下降。未來

SiC、GaN綜

合成本優勢顯著，可通過大幅提高器件能效+減小器件體積使其綜合成本優勢大于傳統硅

基材料，關注第三代半導體隨著價格降低迎來大發展。激光雷達：新能源汽車是模擬芯片增長最快的市場，占比模擬芯片市場規模約

22.5%，預計

L5

級別的

汽車會攜帶的傳感器達到

32

個，激光雷達將受益于新能源汽車起量增長。汽車電動化+

智能化加速推動模擬芯片市場發展，相較于傳統汽車，新能源汽車在充電樁、電池管理、

車載充電、動力系統和舒適系統等方面對半導體器件有了新的需求。智能駕駛通過傳感器

獲得大量數據，預計

L5

級別的汽車會攜帶的傳感器達到

32

個（超聲波雷達

10

個+長距離

雷達傳感器

2

個+短距離雷達傳感器

6

個+環視攝像頭

5

個+長距離攝像頭

4

個+立體攝像

機

2

個+Ubolo1

個+激光雷達

1

個+航位推算

1

個），可見模擬芯片是自動駕駛系統的必備

零件。根據

YOLE預測，汽車和工業應用的激光雷達市場在

2026

年將達到

57

億美元，2020-2026

年復合年增長率高達的

21%。2020

年，高級駕駛輔助系統（ADAS）中的激光雷達僅占汽

車和工業激光雷達市場的

1.5%，但到

2026

年，ADAS的比例預計將達到

41%。發動機管理系統(EMS)

相關：新能源汽車蓬勃發展帶動

EMS需求加速起量，需求上混合動力汽車與

EMS、VCU的配比

關系為

1:1，純電動汽車與

VCU的配比關系為

1:1，依據所用電機的數量，純電動汽車或混

合動力汽車與

MCU的配比關系為

1:1

或

1:2，因此新能源汽車的產量直接反映汽車動力電

子控制系統的銷量情況，EMS將受益于新能源汽車銷量增長而快速起量。元器件相關：新能源汽車高景氣+進口替代加速，關注相關點電感/薄膜電容龍頭成長機遇，及上游材料

國產化進程加速帶來新機遇。我們預計隨著新能源汽車行業加速發展等多重驅動，全球被

動元件高景氣有望持續，疊加被動元件國產化趨勢，關注薄膜電容板塊法拉電子、電感板

塊順絡電子等。2.汽車電子核心板塊第三代半導體十問十答2.1.

價值拆解：碳化硅產業鏈價值量拆解情況？不同于傳統

Si材料，SiC襯底材料成本占據整體成本近五成，是產業鏈中價值量最高的環

節。以

SiC6

寸晶圓成本拆分來看，

總成本約為

6400

元，其中襯底+外延價值量在

3840

元左右。在傳統硅晶圓中，襯底部分占比前道工序平均成本結構的

7%，晶圓制造設備及工

藝占比最高達

50%。SiC器件產業鏈中，材料成本占據整體成本的一半以上。SiCMOSFET成本結構分為

SiC襯底、外延片、前道工藝、量產損耗等。根據華潤微統計，在

SiC器件

的制造成本中，SiC襯底成本占比約

55%，SiC外延的成本占比約為

5%。因此，在

SiC器件

中，襯底與外延是

SiC器件最重要的組成部分。2.2.

降價趨勢：碳化硅下游器件價格趨勢情況？與Si基器件的價差為多少？下游器件價格情況：SiC:

基本呈現逐年下降趨勢，SiC電力電子器件價格與同類型

Si器件價差縮小。

650VSiCSBD均價為

1.58(元/A)；1200VSiCSBD均價為

3.83(元/A)；650VSiCMOSFET均

價為

1.92

(元/A)；900VSiCMOSFET均價為

2.37

(元/A)；1200VSiCMOSFET均價為

3.04

(元

/A)；1700VSiCMOSFET均價為

5.95(元/A);GaN：基本呈現逐年下降趨勢，2020

年

GaN器件價格基本維持平穩，與傳統產品價差持

續縮小。

2020

年

650VGaNHEMT均價為

2.73

(元/A)；RFGaNHEMT均價為

23.89(元/W)；Si：2020

年

650VSiIGBT均價為

0.42

(元/A)；650VSiFRD均價為

0.42

(元/A)；1200VSiFRD均價為

0.86

(元/A)；

整體來看，

SiC、GaN產品的價格近幾年來快速下降，較

2017

年下降了

50%以上，而

主流產品與

Si產品的價差也在持續縮小，已經基本達到

4

倍以內。2.3.

器件結構：碳化硅各類器件占比情況？不同器件適用的下游應用情況？2019

年，SiC二極管占比顯著高于

SiCMOSFETS及模組，隨著

SiCMOSFETS技術不斷成

熟預計未來會超過二極管占比，模組增速最快未來有望占比五成。下游應用中，光伏逆變模塊主要使用

0.6~1.2kV，電流等級在

20A以上的器件；電動汽車

模塊主要使用

0.6~1.2kV，電流等級在

20~50A的器件；風力發電主要使用

1.2~3.3kV，電

流等級高于

20A的器件；高鐵應用場合中則需要

3.3~6.5kV，電流不低于

100A的器件；

直流輸電的應用場合中需要大于

6.5kV電壓等級且導通電流大于

100A的器件。現階段在

SiC二極管器件中，0.65~1.7kV的

JBS器件較為成熟，能提供超過

100A電流

的單管芯片，滿足光伏逆變、電動汽車以及風力發電場合的應用。在高壓大電流器件方面，

由于材料和工藝的原因，PiN二極管器件仍然距離市場化較遠，需通過生長缺陷度更低的

碳化硅外延材料以及開發成熟的增強壽命的工藝以滿足實際應用場合大電流的需求。在開

關器件中，JFET器件較為特殊，一般使用

USCi公司的級聯結構，其特性與

MOSFET相

類似，但驅動對開關速度等參數的控制能力削弱。MOSFET器件中

0.65~1.7kV電壓等級的器件也逐步推向市場，逐步在光伏逆變、風力發

電中應用，其柵氧工藝也在逐步完善。國外廠家的

MOSFET器件都已陸續通過可靠性檢驗，

并使用在電動汽車等應用上。但是在高鐵等大功率，高可靠性的應用場景，器件還存在提升空間。在

5~10kV以下

JFET和

TMOSFET的靜態性能較為優異，但

JFET驅動較為復雜，而

TMOSFET為較新的技術，其技術成熟度相對較低。另一方面，DMOSFET靜態性能相對較

劣，但其技術成熟度較高。在

5~10kV以上主要使用

IGBT和

GTO器件，IGBT器件開關速度較快，驅動較為方便。

GTO器件驅動相對復雜，能避免柵極氧化層帶來的可靠性問題而更被關注，但是電流承載

及過流能力強。如何降低器件材料的缺陷，增加器件的電流能力則是兩類器件都亟待解決

的問題。SiC器件&模組發展驅動力

1：新能源汽車SiCMOSFETS新能源汽車市場的應用主要為：主流

OBC（單機

5/6

顆（單向）、單機

12

顆

雙向）），以及

IPU，單機

6

顆（或采用模組形式）；EVCharger（單機

4-10

顆）；

V2L需求，極大的促進了雙向

OBC的發展；SiCMOSFET應用前景廣闊；

V2X促進雙向

EVCharger的發展，帶動

SiCMOSFET的應用；SiC器件&模組發展驅動力

2：光伏SiCMOSFET主要應用于中/大功率光伏逆變器的

MPPT/逆變電路中，電壓在

1200-1700V左右；

100KW以內功率主要采用

SiC分立器件，更大功率會采用

SiC模組；根據

YOLE：

SiC二極管

2021

年市場在

1540

萬美元,預計到

2025

年達到

3140

萬美元左右的規模，4

年間

CAGR11%

SiCMOSFET2021

年市場在

6090

萬美元,預計到

2025

年達到

9000

萬美元左右的規模，4

年間

CAGR9%

SiC模組

2021

年市場在

6060

萬美元,預計到

2025

年達到

14430

萬美元左右的規模，4

年

間

CAGR27%

中國企業占據

60%的市場份額，光伏逆變市場

SiCMOSFET/模組應用潛力較大。2.4.

發展進程：碳化硅降低成本核心是什么？何時迎來綜合成本優勢及加速

成長拐點？SiC與

Si基材料的成本差別不斷收窄，但仍然為

Si基

4

倍左右：在公開報價方面，650V的

SiCSBD2020

年底的平均價格是

1.58

元/A，較

2019

年底下降了

13.2%，與

Si器件的

價差在

3.8

倍左右。1200V的

SiCSBD的平均價是

3.83

元/A，較

2019

年下降了

8.6%，與

Si器件的差距在

4.5

倍左右。據

CASA調研顯示，實際成交價低于公開報價。650V的

SiCSBD的實際成交價格約

0.7

元/A，1200V的

SiCSBD價格約

1.2

元/A，基本約為公

開報價的

60%-70%，較上年下降了

20%-

30%，實際成交價與

Si器件價差已經縮小至

2-2.5

倍之間。而

SiCMOSFET價格下降幅度達

30%-40%，與

Si器件價差收窄到

2.5-3

倍

之間。SiC生產制造流程中的挑戰包括：襯底部分：

1)SiC只有固態和氣態：功率器件需要的

4HSiC，由碳化硅粉末高溫升華

PVT形成

2)SiC生長速遞極為緩慢：約為

0.3mm/h，晶錠厚度約為

50mm，生長時間為

100h+

3)SiC需要極高的升華溫度：Si升華需要

1400

攝氏度以上，SiC晶體生長需要

2000

攝氏度

以上

4）SiC周期長成本高：鋸切研磨拋光后得到

SiC襯底，厚度大約為

350

微米，產出比率

60%。外延部分：

難點在于缺陷控制+參雜濃度的均勻性

通過

CVT形成外延層，用于制造功率器件，厚度約為

5-10

微米，參雜濃度低，電阻率高。SiC生產制造設備的挑戰包括：

高溫單晶生長爐；外延爐；柵氧爐；專用切磨拋設備；高溫粒子注入；碳膜濺射；背面減

薄；激光退火；激光劃片等設備差異高溫單晶生長爐：

三種常見的外延方法為

PVT法、HTCVD法及

LPE法

PVT法因其價格+技術成熟目前為主流，缺點為生長不連續，目前超過

95%的

SiC襯底都使

用

PVT長晶法，預計

2020-2025

的市場超過

5000

臺。由上分析可得襯底端占據

SiC產業鏈核心成本+技術高地，我們預測未來成本的下降主要

依托于：

1）

增加產能規模，通過規模效應攤薄研發成本及人力成本

；

2）

引入智能制造手段，通過高效的數據及流程管理，增加生產效率

；

3）

繼續提高并優化現有

PVT（物理氣相傳輸）長晶技術，改善切磨拋工藝，提高碳化硅

襯底綜合良率

；4）

開發顛覆性創新技術（如液相熔體長晶技術、激光切割技術、Grinding技術等），突

破現有傳統技術的極限瓶頸，實現成本的顯著下降。方法一及二屬于非技術手段，改善空間有限，方法三由于

PVT技術的固有秉性（生長速

度慢、擴徑難、長厚難等）導致改善空間也受限。再進一步降低必須依靠方法四。產品價格不斷下降疊加新能源汽車拉動，預計

SiC2022

年將迎來增長拐點。影響

SiC、GaN功率器件價格下降的原因有以下四個方面：第一，上游襯底產能持續釋放，供貨能力提升，

材料端襯底價格下降，器件制造成本降低；第二，量產技術趨于穩定，良品率提升，產能

持續擴張，拉動市場價格下降；第三，器件的產線規格由

4

英寸轉向

6

英寸、制造技術

進一步提升，單片晶圓產芯片量大幅提升，導致成本大幅下降；第四，隨著更多量產企業

加入，競爭加劇，導致價格進一步下降。整體來看，根據

CASA的跟蹤，

SiC、

GaN產品

的價格近幾年來快速下降，較

2017

年下降了

50%以上，而主流產品與

Si產品的價差也在

持續縮小，已經基本達到

4

倍以內，根據

Wolfspeed測算預計

2022-2023

年碳化硅將受

益于新能源汽車的快速起量迎來增長拐點。整體碳化硅發展可以分為

5

大階段：

1）2019

年：尚未成熟階段，僅有少部分廠商開始碳化硅研發

2）2019-2021

年：平穩增長階段，市場空間約為

5

億美元

3）2022-2023

年：增長拐點來臨，市場空間約為

7-10

億美元；4）2024-2026

年：加速成長期，市場空間約

15

億美元

5）2026

年后：全面鋪開階段，市場空間將超過

21

億美元。2.5.

能源測算：碳中和時代下，碳化硅在車載端能帶來多少能源節約？新能源汽車使用

SiC材料可帶來的能源節約測算:

使用

SiC助力汽車降低

5

倍能力損耗，可提高電機逆變器效率

4%，整車續航里程約

7%，

助力減少碳排放。每輛車使用

SiC相較于

Si材料

1

年的能源節約測算：

1）相當于每輛轎車每年節省

5.5

桶的油量

2）車主每年節省超過$146.15

美元的電力成本

（*使用

2021

年

9

月

GlobalPetrolPrice的統計數據，假設中國平均住宅電價為：0.086

美

元/千瓦時）

3）汽車設計使用年限內減少

690kg的二氧化碳溫室氣體排放量，相當于節省了

77

加侖汽

油中的釋放的二氧化碳。到

2030

年，如果有

3500

萬電動車使用

SiC，那么這一制造年生產出的新能源汽車總計在

它們的使用期限中節約了的能源測算：

1）相當于節省

1.92

億桶油

2)

相當于節省

82

億美元電力成本

3)

減少的二氧化碳溫室氣體排放量相當于節省了

270

億加侖汽油中的釋放的二氧化碳。2.6.

車廠布局：使用碳化硅的車廠有多少？預計有多少輛車使用

SiC？根據

yoledevelopment預測

SiC在逆變器的應用將會受益于

2025-2026

年綜合成本優勢凸顯后加速提

升，OBC及

DC-DC的滲透增速或將小于逆變器系統。全球情況：使用車數

2022

年有望較

2021

年翻倍按照目前的情況來看，

特斯拉：2021

年現在交付了

62.7

萬臺，按照這個趨勢

Q4

28

萬臺，今年預計能實現

90

萬

臺左右

現代

Ioniq5

2021

年交付

38,517

輛，按照這個趨勢可以交付

6.5-7

萬臺左右，起亞的

EV6

為

7508

臺，按照目前的趨勢

2021

年

1.8-2

萬臺，GenesisG80

BEV1-9

月

327

輛，2021

年全年

1000

臺，所有這些加起來大概在

8.4-9.1

萬臺

按照這個算法，今年預計有約

100

萬臺純電動汽車采用了

SiC的主逆變器，整體的規模主

要是跟著特斯拉的需求在擴大規模。據英飛凌最新的材料顯示，我們看到英飛凌是現代

EMP系列

SiC的主要提供商；美國的車

企中，根據當前的信息猜測，可能是第一個導入

SiC的是通用汽車，因為之前有一則消息：

Wolfspeed宣布，與通用汽車達成了一項戰略供應協議，為通用汽車未來的電動汽車提供

碳化硅；亞洲

OEM可能是韓國車企；小鵬則是第一次明確

800V的

SiC平臺。從

2022

年開始，我們可以估算下整體的用量：

Tesla：2022

年估計有很大的提升，隨著德州和柏林工廠的提升，從

2021

年的

90

萬，提

升到

140-150

可期；

GM：按照通用的調性，估計

2022

年

800V的系統賣

1-2

萬臺；

現代：2022

年可能有

16

萬臺

800V的使用

SiC的汽車；

起亞：2022

年能有

8-10

萬臺

800V的使用

SiC的汽車；

蔚來：2022

年

ET7

預計交付

1-1.5

萬臺；

奧迪和保時捷：新的

PPE平臺，做

5-10

萬臺，不確定

PPE的實際狀態

小鵬：2022

年

Q4

交付的

800V，估計在

1-2

萬臺。中國情況：整車及零部件企業積極引入

SiC,市場前景十分明確國內新能源汽車企業首先在

OBC和

DCDC中應用

SiC器件，然后逐步滲透到可靠性要求

更高的電機控制器。多家零部件供應商發布了開發+量產

SiC電驅系統的計劃。2.7.

供給測算：國內碳化硅現有產能及未來產能布局情況？海外布局及產能

情況？襯底方面：

2020

年爍科晶體

SiC襯底項目投產，同時天科合達、

同光晶體

、南砂晶圓

等幾大襯底生產商均在擴張

6

英寸襯底產能。器件方面：

SiC產線從

4

英寸向

6

英寸發

展。

據

CASAResearch不完全統計，

2020

年國內投產

3

條

6

英寸

SiC晶圓產線，截至

2020

年底，國內至少已有

8

條

6

英寸

SiC晶圓制造產線（包括中試線），另有約

10

條

SiC生產線正在建設。GaN電力電子產線方面，

已有

7

條

GaN-on-Si晶圓制造產線，另有約

4

條

GaN電力

電子產線正在建設。

GaN射頻產線方面，2020

年有

5

條

4

英寸

GaN-on-SiC生產線，

約有

5

條

GaN射頻產線正在建設。值得注意的是，大尺寸產線對材料技術和生產技術的

要求更高，與國際相比，國內大尺寸晶圓制造技術尚未完全成熟，成本高昂、良率較低。

企業要根據自身情況，綜合考慮技術、成本、生產效率等多方面因素，選取最優的工藝路

線。2021

年，中國在產業鏈各環節的布局加速，根據我們對

CASA及各公司官網的不完全統

計，布局第三代半導體的廠商數量提升為

70

家（已有產能或已投產廠商總數），其中布局

SiC襯底的廠商

16

家、外延

11

家、器件

28

家。近期多家公司宣布加碼布局第三代半導體賽道，根據我們對

CASA及各公司官網的不完全

統計，已宣布產能計劃的廠商數量為

68

家。近期多家公司宣布加碼布局第三代半導體賽道，根據我們對

CASA及各公司官網的不完全

統計，尚未宣布產能計劃的廠商數量為

30

家。全球產能測算：預計

2022

年全球折合為

8

寸的產能為

77.3

萬片，2024

年為

111.9

萬片。

目前，碳化硅晶片產業格局呈現美國全球獨大的特點。以導電型產品為例，

2018

年美國

占有全球碳化硅晶片產量的

70%以上，僅

Wolfspeed就占據一半以上市場份額，剩余份

額大部分被日本和歐洲的其他碳化硅企業占據。

碳化硅產能全球占比：截至

2021

年

11

月

Wolfspeed投資者報告披露其產能占比全球市場

份額高達

62%，第二名為

II-VI占比

14%，第三名

SiCrystal占比

13%，第四名為海力士占比

5%。全球

SiC產能測算：

根據

Wolfspeed官方戰略展望報告，Wolfspeed（CREE）SiC預計

2022

年產能為

167ksqft，

2024

年為

242ksqft，折合

8

寸晶圓

324.29

平方厘米面積測算公司

8

寸產能將在

2022

年

達到

47.9

萬片/年，在

2024

年擴張至

69.4

萬片/年。

我們假設

Wolfspeed的產能占比維持

62%的份額，那么預計

2022

年全球折合為

8

寸的產

能為

77.3

萬片，2024

年為

111.9

萬片。2.8.

需求測算：未來新能源汽車&光伏需要多少片碳化硅？根據

YoleDevelopment報告可以看到

2025

年全球

SiC下游市場為

25.62

億美元，其中新

能源汽車（電驅+DCDC+OBC）市場為

15.53

億美元；光伏為

3.14

億美元；充電樁為

2.25

億美元。其余市場均小于兩億美元。2.8.1.

SiC在新能源汽車中

6

寸硅片用量預計

2025

年將超過

120

萬片新能源汽車為

SiC下游應用中增長速度最快+占比最高的環節，根據意法半導體的測算，

2018-2025

年新能源汽車用

SiC的增速高達

CAGR52%目前業界于電動車較積極導入

SiC的主要裝置和部件有主驅逆變器、車載充電器、車

外充電器，SiC功率元件發揮如下優勢：

1）

極佳的內在特質：高效率，降低能量損耗；高轉換頻率，增加能量強度；可在更

高的溫度下運行，提升長期可靠性。

2）性能改進和小型化：從

Si-IGBT模組到

SiCMOSFET模組，體積縮小了

50%，效率

提升了

2%，器件的使用壽命得到延長。

3）有助于降低電動車用戶的使用成本：提升效率以達到節電目的，在相同輸出功率下

可增加續航里程、提升充電速度。使用以上的主驅逆變器、車載充電器、車外充電器三者所需要的

SiC的晶圓面積測算

可得

，純電動汽車:

8

寸晶圓可以滿足

13

輛車的

SiC需求;

6

寸晶圓可以滿足

7

輛車的

SiC需

求。8inchwafer=

324.29

平方厘米，假設良率為

50%，BEV各部件需要的

SiC晶圓面積：1）

逆變器=10

平方厘米；2）OBC=1.8

平方厘米；3）DC/DC=0.9

平方厘米，那么

1

張

8

寸晶

圓可以滿足

13

輛車的

SiC需求。6inchwafer=

176.7

平方厘米,

假設良率為

50%，那么

1

張

6

寸晶圓可以滿足

7

輛車的

SiC需求。油電混合車:

8

寸晶圓可以滿足

17

輛車的

SiC需求;

6

寸晶圓可以滿足

9

輛車的

SiC需

求。

8inchwafer=

324.29

平方厘米，假設良率為

50%，BEV各部件需要的

SiC晶圓面積：1）

逆變器=8

平方厘米；2）OBC=0.9

平方厘米；3）DC/DC=0.5

平方厘米，那么

1

張

8

寸晶

圓可以滿足

17

輛車的

SiC需求。6inchwafer=

176.7

平方厘米,

假設良率為

50%，那么

1

張

6

寸晶圓可以滿足

9

輛車的

SiC需求。純電動汽車占新能源汽車比重為

81%，以此數據假設，中國

2021-2025

年新能源汽車相關

8

英寸

SiC晶圓需求為

25.4

萬片、32.6

萬片、41.9

萬片、53.9

萬片、69.2

萬片，

6

英寸

SiC晶圓需求中國為

45.1

萬片、58.0

萬片、74.5

萬片、95.8

萬片、123.1

萬片。2.8.2.

SiC在光伏領域

6

寸硅片用量預計

2025

年將超過

130

萬片根據測算得出，國內2020-2025年光伏領域對應的6寸SiC晶圓需求分別為59.50、77.30、

96.01、105.93、122.27

及

134.24

萬片。測算邏輯及假設：（1）

根據

IHSMarkit預測，2020-2025

年全球光伏逆變器新增裝機量分別為

135.7、187、

221、269.8、334.5

及

401

GW。

根據

PV-Tech公眾號援引由中國光伏行業協會主辦的光伏產業配套供應鏈發展論

壇信息，國內需求占比在

2021

年為

30.02%，預測在

2022

年達到

33.96%，我們假

設

2023-2025

年占比均為

33%。

簡單換算得到，對應國內光伏逆變器新增裝機量在

2020-2025

年分別為

40.71、

56.14、75.05、89.03、110.39

及

132.33GW。（2）

根據

PV-Tech公眾號援引由中國光伏行業協會主辦的光伏產業配套供應鏈發展論

壇信息預測，2022

年國內光伏新增裝機量項目結構中，戶用、工商業等分布式、

集中式分別占比

40%、40%及

20%，對應美國國家可再生能源實驗室發布的

2021Q1

太陽能光伏系統能源儲存成本基準報告中發布的光伏逆變器價格，同時基于我們

給出每年降價

10%的假設，推算得到國內光伏逆變器市場空間在

2020-2025

年分

別為

265.75、329.82、396.85、423.70、472.78

及

510.09

億元。（3）

根據蘇寧金融研究院，IGBT等功率半導體器件占逆變器成本約

15%，以此得到光

伏逆變器對應的功率半導體市場空間，在

2020-2025

年分別為

39.86、49.47、59.53、

63.56、70.92

及

76.51

億元。（4）

根據華潤微統計的

6

寸

SiC晶圓成本趨勢測算，我們得到中國光伏領域

2020-2025

年對應的

6

寸

SiC晶圓需求分別為

59.50、77.30、96.01、105.93、122.27

及

134.24

萬片。2.8.3.

GaN在電力電子

6

寸硅片用量預計

2025

年近

70

萬片GaN電力電子器件市場規模在國內外都將保持較高增速，帶來需求高速增長。根據

CASAResearch的數據，未來

PD快充

GaN電力電子器件市場將迎來

3-4

年的黃金發展時期，2020

年國內

PD快充

GaN電力電子器件市場規模約

1.5

億元，預計到

2025

年市場規模將

超過

40

億元，年均復合增長率

高達

97%。終端應用市場的需求繁榮將拉動對

GaN晶圓的廣闊需求空間。據

CASAResearch估計，

到

2025

年，全球相關

GaN6

英寸晶圓需求將達到

129

萬片，中國

GaN6

英寸晶圓需求將

達到

67.4

萬片。6

英寸、8

英寸

GaN晶圓的面積分別為

176.71、314.16

平方厘米，按照

晶圓需求量與晶圓面積比例測算，那么可得

2025

年

GaN電力電子器件在

PD快充領域對

8

英寸的需求為全球

72.6

萬片，中國

37.9

萬片。2.8.4.

GaN在射頻中

6

寸硅片用量預計

2022

年達頂峰超

4

萬片2022

年，因

5G基站建設帶來的

GaN晶圓增量需求將出現高峰。據

CASA統計，中國

5G宏基站新建帶來的

4

英寸

GaN晶圓總需求量約為

40

萬片，2020

年需求量為

6.4

萬片，2022

年需求量進一步增長至

10

萬片。此外，若毫米波基站開始部署，其

4

英寸

GaN晶圓總需

求量約為

200-400

萬片，將為晶圓廠帶來較為可觀的增量市場需求空間。4

英寸、6

英寸、

8

英寸

GaN晶圓的面積分別為

78.54、176.71、314.16

平方厘米，按照晶圓需求量與晶圓

面積比例測算。2.9.

技術對比：中國與海外碳化硅產業鏈各環節的代差有多大？總結來看，國內除了

LED芯片國產化率超

80%外其他版塊基本與國外存在一代代差。2.9.1.

SiC襯底：國內以

4

寸為主，國際

6

英寸

SiC襯底產品實現商用化國際上

6

英寸

SiC襯底產品實現商用化，主流幾大廠家均推出

8

英寸襯底樣品。此外，部

分國外

SiC單晶生長研究企業開始投資建設

8

英寸

SiC晶片生產線。國內

SiC商業化襯底以

4

英寸為主，逐步向

6

英寸過渡。國際上微管密度達到

0.6cm-2，

國內微管密度小于

1

個/cm2。

在研發水平上，國內實現了高質量

6

英寸

SiC襯底材料的制備，微管密度為

0.5

個/cm2，

然而國產高性能襯底自給率仍然較低，占全球的市場份額不到

5%。2.9.2.

SiC外延：國際

6

英寸產品實現商用化，國內實現

4-6

英寸商業化產品供給國際上

6

英寸產品實現商用化，已研制出

8

英寸產品，可滿足中低壓、高壓、超高壓功率

器件制備要求；國內已實現

4-6

英寸商業化產品供給，可以滿足

3.3kV及以下功率器件制

備需求，而超高壓（＞10kV）SiC功率器件所需的

N型

SiC外延片以及雙極型

SiC功率器

件所需的

P型

SiC外延片等方面還處于研究階段。研發水平方面，國內已經實現厚度大于

200μm外延生長，摻雜濃度小于

1×1013/

cm3，在

5×1018/cm3量級摻雜濃度均勻性<6%。瀚天天成、東莞天域是專注于

SiC外延片生產銷售

的企業，其產品除滿足國內市場需求外，還有部分外銷能力。中電科

55

所、中電科

13

所具備

SiC外延生產能力，但主要為自用。2.9.3.

SiC器件&模塊：國際

6

寸產線工藝成熟，國內不斷縮小代差國際產品

6

英寸產線工藝成熟，Cree|

Wolfspeed、II-VI正在投資建設

8

英寸生產線。

國內

2020

年推出的

SiC電力電子器件產品主要集中在

SiC二極管和

SiCMOSFET，大多達

到工業級產品級別。依托中國電子科技集團公司第五十五研究所建立的寬禁帶半導體電力電子器件國家重點實驗室，致力于以

SiC為代表的寬禁帶半導體電力電子器件技術研究和開發，建立了

600~3300

VSiCMPS二極管和

1200~1700

VSiCMOSFET產品技術，在新能源汽車、光

伏發電等領域實現了應用。（1）SiC二極管：國際產品擊穿電壓和最高導通電流約為國內產品的兩倍國際上有超過

20

家公司量產

SiC二極管系列產品，擊穿電壓主要分布在

600V-3300V，單

芯片導通電流最高達

109A（Littelfuse，1200V/109A）。根據

Mouser數據，2020

年共有約

800

款

SiCSBD產品在售，較

2019

年新增

122

款，中高壓商業化產品逐年增多。其中，80%

以上的產品耐壓范圍集中在

650V和

1200V；1700V的

SiCSBD產品達到

21

款，與

2019

年相比新增

6

款，3300VSiCSBD產品約

3

款（GeneSiC，3300V/5A）。國內

SiC二極管實現

650V-1700V全系列批量供貨能力，導通電流最高

50A。泰科天潤已

經發布

3300V/0.6A-50ASiC二極管系列產品。（2）SiC晶體管：國際產品推出百余款，國內產品尚處于應用推廣階段國際企業紛紛密集推出新一代的

SiCMOSFET。2020

年，國際上共有

10

余家公司推出

211

款

SiCMOSFET系列產品，較

2019

年新增

70

款，擊穿電壓基本集中在

650V和

1200V。

商業化產品單芯片導通電流最高達

140A（Microchip/Microsemi，700V/19mΩ），較

2019

年（120A）有所提升，最高擊穿電壓達到

6500V（GeneSiC）。Cree|

Wolfspeed、ROHM、Infineon等均已推出車規級

SiCMOSFET產品，與國內產品

相比，其元胞尺寸更小、比導通電阻更低、閾值電壓更高。國內

SiCMOSFET實現

650V(120-17mΩ)、1200V(80-25mΩ)、1700V(80-45mΩ)產品小批

量生產，尚處于應用推廣階段，代表企業有中電科

55

所、三安集成、中車時代半導體、

全球能源互聯網研究院、基本半導體、瞻芯電子等。（3）SiC功率模塊：國際產品研發更近一步，國內正推進布局國際上當前產品最高電壓等級為

3300V，最大電流

700A，最高工作溫度為

175℃，功率范

圍為

10kW-350kW，代表企業有

Cree|

Wolfspeed、Infineon、ROHM、安森美、三菱電機、

富士電機、日立、Semikron等。在研發領域，SiC功率模塊最大電流容量達到

1200A，最

高工作溫度達到

250℃，通過采用芯片雙面焊接、新型互聯和緊湊型封裝等技術來提高模

塊性能。國內

SiC功率模塊量產產品電壓等級

650V-1700V，其中比亞迪產品已經開始實現上車應

用。CASA第三代半導體產業發展報告據公開發布消息統計，目前正在推進布局的企業包

括華微電子、士蘭微、江蘇宏微、斯達半導體、中恒微等。2.9.4.

GaN單晶襯底：國際產品量產領先，國內綜合指標達國際先進水平美、日、歐均已量產

2

英寸

GaN單晶的制備，位錯密度到

106

cm-2，日本成功研制了

4

英

寸

GaN襯底，并突破了

6

英寸關鍵技術，代表企業有住友電工、三菱化學、古河機械等。

國內商業化的

GaN襯底尺寸以

2

英寸為主，4

英寸實現小批量出貨，預計

2025

年前完成6

英寸襯底的批量生產并進入市場。主要企業包括蘇州納維和東莞中鎵等公司，蘇州納維

2

英寸

GaN單晶襯底厚度

300±15μm，位錯密度

104

cm-2

-5×106

cm-2，電阻率

0.01-108

Ω·cm，綜合指標達到國際先進水平。2.9.5.

GaN異質外延：國際產品外延片主流為

6

英寸，國內基本并跑（1）電力電子應用：國際國內產品外延片主流尺寸為

6

英寸在國際上

Si基

GaN外延片主流尺寸為

6

英寸，代表企業有

IQE、EpiGaN等；藍寶石基

GaN外延片尺寸為

4

英寸，代表企業有

PowerIntergrations；GaN基

GaN外延片主流尺寸

2

英

寸，NexGenPowerSystems和

OdysseySemiconductor已經推出了商業化外延產品以及

溝槽型電力電子器件。

國內

Si基

GaN外延片主流尺寸為

6

英寸，英諾賽科率先實現

8

英寸

GaN-on-Si外延材料

及晶圓制造大規模量產，外延材料的均勻性小于

1%。（2）射頻應用：國際

4

英寸和

6

英寸并存，國內正逐步向

6

英寸發展在國際上

SiC基

GaN外延片

4

英寸和

6

英寸并存。6

英寸代表企業有

Cree|

Wolfspeed、

Qorvo、NXP，4

英寸代表企業有住友電工；Si基

GaN射頻應用屬于非主流路線，但其成

本優勢在未來有較大競爭力，外延尺寸

4

英寸和

6

英寸并存，代表企業有

OMMIC（被四

川益豐收購）和

MACOM。

國內

SiC基

GaN外延片主流尺寸為

4

英寸，并逐步向

6

英寸發展，代表企業包括中電科

13

所、55

所、三安集成、蘇州能訊等。（3）光電子應用：國內藍/綠光激光器

GaN基

GaN外延片還未實現產業化在國際上，LED照明以及UVA紫外LED用藍寶石基GaN外延片主流尺寸為4英寸，UVB/UVC紫外

LED用藍寶石基

GaN外延片主流尺寸為

2

英寸；Mini/Micro-LED市場主推

Si基

GaN技術，實現

8

英寸外延產品的產業化；藍/綠光激光器

GaN基

GaN外延片主流尺寸

2

英寸，

代表企業有日本

Nichia、德國

Osram等。國內

LED照明市場以及

UVA紫外

LED用藍寶石基

GaN外延片主流尺寸為

4

英寸，主要

企業有三安光電、華燦光電、乾照光電等，UVB/UVC紫外

LED用藍寶石基

GaN外延片主

流尺寸為

2

英寸，主要企業有中科潞安、圓融光電等；Mini/Micro-LED用

Si基

GaN外延

片實現

8

英寸材料產業化，代表企業有晶湛半導體、晶能光電等；藍/綠光激光器

GaN基

GaN外延片主流尺寸

2

英寸，國內企業目前還未實現產業化。2.9.6.

GaN器件及模塊：國際電子電力形成批量供貨能力，國內產品與國際水平存在一定

差距（1）電子電力應用：國際市場形成批量供貨能力，國內產品與國際水平存在一定差距國際上已經形成批量的

GaN電力電子產品供貨能力。國際上

6

英寸工藝產線成熟，Infineon正在投資建設

8

英寸生產線。面向消費類應用的低壓器件（300V以下）、中壓器件

（600-900V）均具有量產能力，但高壓器件仍然較少。2020

年，國際上有超過

10

家公司量產

GaN電力電子產品。擊穿電壓主要集中在

300V以

下和

650V，導通電流最高

90A（EPC，40V/80V；GaNSystem，100V）。Mouser數據顯示，

2020

年共有約

150

款

GaNHEMT系列產品在售，較

2019

年新增

30

款左右。EPC推出的

產品最多（61

款），Transphorm的產品最高耐壓值達到

900V，GaNSystems的產品耐壓

集中在

100V和

650V。安世在推出了

650V工業級的

GaN產品后，也將

GaN芯片引入散

熱更好、寄生電感更低的新型封裝，打造完全符合車規要求的產品。國內實現

650V產品，主要為分立器件，已經開始批量應用，但導通電阻較高、系統集成

度較低，與國際水平存在一定差距；低壓產品處于應用推廣階段。代表企業有英諾賽科、

賽微電子、能華微電子等。2020

年，GaN電力電子器件在

PD快充領域的應用具有戰略性意義，

GaN電力電子器件

得到

PD快充領域的認可，相關器件產品快速滲透。國內企業如英諾賽科、氮矽科技、芯

冠科技、東科半導體、蘇州量微、聚能創芯、能華微電子相繼推出用于

PD快充的

GaN模

塊產品。但

GaN電力電子器件尚未在新能源汽車領域取得實質進展。相比較而言，國內

GaN企業可參考國外企業的市場策略，先選擇準入門檻較低的消費類領域，對材料、器件

和工藝、封裝等產業鏈進行充分的驗證，循序漸進推進

GaN在更廣闊范圍的應用市場。因

此，建議首先布局消費類電源市場，如

PD快充、LED驅動電源等；然后切入工業類電源，

如數據中心；最后進入可靠性要求較高的新能源汽車市場。（2）射頻應用：國際產品線持續擴充完善，各類技術并行發展，國內產品處于研發階段國際上，產品線持續擴充完善，各類技術并行發展。據

Mouser和

Dikey數據顯示，截至

2020

年底，在售

GaN射頻器件和功率放大器共計

519

款，較

2019

年增加

70

款。GaN射頻器件最高工作頻率

18GHz（Cree|

Wolfspeed），輸出功率最高達到

1862W（Qorvo，

1.0-1.1GHz）；GaN功率放大器最大功率達到

800W，最大工作頻率為

38GHz。SiC基

GaN工藝方面，國內主流尺寸為

4

英寸，工作頻段

DC6GHz，輸出功率

10-700W，

代表企業主要有中電科

13

所、中電科

55

所、蘇州能訊、三安集成等。Si基

GaN工藝方

面，國內代表企業為四川益豐，其

Si基工藝線為

6

英寸線，D01GH工藝器件柵長

100nm，

功率達

3.3W/mm（

@30GHz），截止頻率達

110/160GHz（fT/fmax）。英諾賽科正在開發

8

英寸

Si基

GaN射頻器件工藝。（3）光電應用：國際產品技術取得較快速進展，國內

LED芯片國產化率已經超過

80%國際上

Mini/Micro-LED技術取得了較快速的進展。巨量轉移效率不斷提升，產品持續創

新，市場發展迅速，使2020年成為了Mini/MicroLED元年。ALLOS開發出200