碳化硅外延片市场增长率及相应的外延

前言：

碳化硅外延片是指利用碳化硅材料进行外延生长的片状材料。

虽然该行业在中国仍是一个新兴行业，但由于其在半导体、光电、新能源等领域的广阔应用前景而备受关注。

作者 | 方文三

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衬底推动整个产业化进程

碳化硅器件可根据衬底类型分为半绝缘型和导电型两种技术路线。

①半绝缘：主要用于5G通信、车载通信、国防应用、数据传输、航空航天等领域。

②导电：主要用于电动汽车、光伏发电、轨道交通、数据中心、充电等基础设施建设。

碳化硅产业链价值倒挂，关键部分主要集中在上游端，其中外延环节成本占23%。

衬底制造技术壁垒最高，价值最大。

既决定了上游原材料的制备方法及相关参数；

它还决定了下游设备的性能，是未来碳化硅大规模工业化的核心。

目前，SiC衬底市场的重点已经转移到大型衬底。更大的衬底尺寸意味着单片芯片数量的增加，产量和利用率的增加。

化学气相沉积技术广泛应用于基于SiC衬底的外延环节(CVD)获得高质量的外延层，然后在外延层上制造功率器件。

外延片，兵家必争之地

Wolfspeded等工业化道路、昭和电工等国际巨头大多是IDM公司，占据绝大多数市场份额。

然而，国内玩家也在不遗余力地追赶它。例如，华为投资的韩天成已经能够提供标准的3英寸、4英寸和6英寸碳化硅外延晶片。

此外，中国第一家从事SIC外延片营销、研发和制造的民营企业也开始提前布局下一代SIC技术的8英寸关键技术。

此外，后晋希科半导体2万片SiC外延片项目投产，未来将朝着5万片的目标前进。

外延片主要用于生产电力器件和传感器。

功率器件和传感器领域的器件制造一般采用180-900nm工艺，本工艺的设备已定位；

此外，包括外延生长炉在内的大型半导体外延片的核心设备也在逐步本地化。

国内工业市场及企业发展现状

数据显示，中国半导体外延片行业市场规模逐年上升。2022年，中国半导体外延片行业市场规模为108.9亿元，其中最重的为12英寸，占45.27%。

中国半导体外延片的产量和需求逐年上升，产量从2015年的56.4万片上升到2022年的1601.5万片。

从产品市场应用的角度来看，包括光电、电子、电力和微波射频。 

主要应用于光电领域，2022年全球销售市场份额占48.88%。

目前，世界主要制造商位于美国、欧洲、中国和日本。包括NTTAT、晶湛半导体，Wolfspeed，Sumitomo，Epigana等。

中国的主要制造商是晶湛半导体，江苏能华和苏州纳维科技。预计未来几年行业竞争将更加激烈，尤其是在中国市场。

近年来，我国外延技术取得了显著进步，与其他国家的差距正在缩小。

亿渡数据显示，目前国内已有15家企业在外延电影环节进行了布局，新项目投资约200亿元。

目前，我国有三安光电、石兰明芯、乾照光电等十多家专业生长外延片的厂家。

中国半导体外延片市场集中度较高，主要由少数大型企业主导。

金瑞宏、上海新升、中国有研、华光光电等主要参与者。

主导企业在半导体外延片产能方面具有一定的优势，使市场产能相对集中。

少数大型企业拥有大规模的外延片生产线，能够满足大部分市场需求。

指导和支持外延片行业的政策

政府提供资金和资源支持，鼓励企业和研究机构开展外延片制备技术的研发和创新，促进技术水平的提高。

政府鼓励企业投资建设延伸电影生产线，提供财税优惠政策，加强对延伸电影产业的支持和指导，促进产业链的完善和发展；

政府政策鼓励和支持半导体外延电影的本地化进程。政府提供财政和政策支持，鼓励企业增加研发投资；

提高国内外延片的质量和性能，减少对进口外延片的依赖，提高国内半导体产业的自主性和竞争力。

蓝海市场产业链分布和潜力巨大

上游为半导体外延片原料，主要为多晶硅、石墨坩埚、抛光液等；

半导体外延片制造商在产业链中游；

集成电路、半导体分立器件等是产业链的下游。

从上游基础来看，中国企业产品在利率、缺陷控制、可靠性、成本等方面与国际巨头存在巨大差距，高度依赖外延企业进行产业合作。

从下游设备的角度来看，新能源汽车、5G通信、光伏发电等行业对SIC功率设备的需求持续增长，对上游SIC外延板的需求也同步增长。

进口替代空间较大

近年来，由于下游功率器件、CIS、PMIC等模拟器件市场规模的快速增长，半导体硅外延片的市场需求不断扩大。

未来，随着越来越多样化的智能终端和可穿戴设备的推出，新能源汽车、5G通信、物联网等新应用的普及；

MOSFET、电力器件，如晶体管和CIS、PMIC等模拟芯片产品的使用需求和应用范围将进一步扩大，预计半导体硅外延片的市场需求将继续增长。

预计到2024年，中国大陆半导体硅外延片8寸左右需求量将达到216.5万片/月；

中国大陆半导体硅外延片供应约8寸，约148.0万片/月，缺口68.5万片/月。

细分市场增长率及相应的外延片发展趋势

①光伏逆变器：根据中信证券的数据，SiC设备在2020年的市场渗透率约为10%，预计2025年将达到50%。

SiC外延片在光伏逆变器领域的全球和中国市场规模预计在2025年分别为35.62亿元和8.21亿元，CAGR分别为51%和53%。

②轨道交通：CASA预测，2030年轨道交通领域SiC设备的比例将达到30%，2025年按15%计算。

预计2025年，由地铁和高速铁路驱动的中国市场对SiC功率设备的需求将为2.6万件，由此产生的SiC外延电影在中国和全球市场规模分别为3.3、13.8亿元。

③充电桩：2019年中国充电桩占世界60%，按2025年70%计算。

SiC外延片在新能源汽车充电桩领域的全球和中国市场规模预计将分别为17.31亿元和12.12亿元。

④新能源汽车:根据Yole和英飞凌的数据，SiC设备在2020年在新能源汽车市场的渗透率约为4%，预计2025年将达到20%。

预计2025年新能源汽车SIC外延片全球和中国市场将达到1600左右、78亿元，CAGR分别为92%和97%。

结尾：

外延电影终端应用领域的持续快速增长得益于中外半导体企业在中国建设晶圆厂。外延电影生产设备的定位率有所提高。许多国内外延电影制造商不断宣布扩大生产计划。

在此基础上，预计半导体外延片行业将继续繁荣，许多高质量的投资目标将浮出水面。

参考资料：智研咨询：《2023年中国半导体外延片行业现状分析》，QYResearch：2023年，全球和中国氮化镓（GaN）外延市场调查报告，河谷资本：碳化硅外延片——投资机会与前景展望，资产稳定:“国产替代正是时候，半导体外延片增长后劲足”