第三代半导体碳化硅的战略风向标

新能源汽车、轨道交通、5G技术、智能电网等行业的快速发展,增加了电子技术中对高温、大功率、高压、高频器件的需求,第三代半导体应运而生。目前,全球半导体材料已经以领先国内更新的速度完成了第三代半导体的研发和部分应用。碳化硅材料是最成熟的第三代半导体的核心,与氮化镓、金刚石、氧化锌一起构成新一代半导体材料。

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工业应用及前景

与传统的第一代和第二代半导体材料如硅和砷化镓相比,碳化硅具有独特的性能,如宽带隙、高击穿电场、高热导率、高电子饱和漂移速度和低介电常数,可以满足电机和功能转换器的小型化要求,提高新能源发电和输电的能量传导性,广泛应用于智能电网、新能源电动汽车、轨道交通和工业电机,成为半导体领域的热点。西方主要国家都制定了相应的发展计划,电子巨头也投入巨资进行技术改造。

第三代半导体正在清洁能源和电子技术领域引发一场重大革命。电动汽车行业的龙头企业特斯拉在Model 3电动汽车的车辆主驱动控制器中使用了碳化硅MOSFET器件,以达到降低导通和开关损耗的目的,从而延长续航里程。在特斯拉认证和产品推广的基础上,可以预见越来越多的整车企业会在功率模块中采用碳化硅器件。根据IHS Markit的预测,2026年碳化硅半导体的市场规模将以年均25%的速度增长,达到50亿美元以上。其中,JBS和MOSFET芯片作为碳化硅应用的主流产品,约占碳化硅市场的70%。

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产业链介绍

碳化硅产业链包括上游的衬底和外延环节,中游的器件和模块,下游的应用环节。与硅基集成电路的制造类似,碳化硅器件的生产也有IDM和Fabless两种模式,目前以IDM模式为主。

作为典型的资本密集型和技术密集型产业,西方国家对碳化硅的投资持续了30多年。目前西方企业拥有行业话语权,呈现美日欧三足鼎立之势。其中美国占全球碳化硅产量的70%以上,典型的公司有Cree和II-VI,Cree占据领先地位。欧洲企业拥有完整的衬底、外延、器件、应用产业链,典型的有英飞凌、意法半导体等公司。日本企业在设备和模块开发方面有优势,典型的有罗马半导体和三菱电机。

中国企业虽然起步较晚,但已经在多个领域有所布局。有中天科合达和山东田玉娥做衬底,有汉天成和东冠天宇做外延片,有55中电和基础半导体做器件。

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投资机会分析

碳化硅对中国工业发展具有重要的战略意义。从传统的国家供电系统、新能源逆变器,到近年来迅速崛起的新能源汽车,再到军事、航空航天上使用的精密器件,碳化硅器件都有其一席之地,蕴含着巨大的市场机会。

与国际先进企业相比,中国碳化硅企业在材料研发、芯片设计、芯片制造、下游应用等方面仍存在较大差距。尽管如此,碳化硅的产业结构尚未形成,中国作为碳化硅最大的下游市场,随着制备技术的进步和需求驱动叠加成本的降低,将打开碳化硅的市场空间和进口替代需求,投资机会将不断涌现。

近日,华为通过旗下哈勃科技投资有限公司投资山东田玉娥公司,占股65,438+00%。上市公司天通、卢晓科技、杨洁科技、三安光电均涉足碳化硅项目。中咨盖华把握行业发展趋势,拟与下游行业龙头合作,投资一家具备碳化硅材料加工制造能力和新一代器件设计技术的公司,以推动中国碳化硅产业发展。