【题材发现】山雨欲来风满楼——“碳化硅”产业化加速

在新能源汽车、光伏、电力电子等市场需求带动下，全球碳化硅市场规模正在快速成长。近期，锂电巨头、通信巨头、整车大厂等盯上了碳化硅，频频入股相关初创公司，将加速碳化硅产业化。

业内普遍认为，碳化硅功率器件在新能源汽车领域具有显著的性能等优势。比如在主逆变器里，用碳化硅MOSFET可提高约5%的系统效率。由此，整车厂有两个选择：一是采用相同电池容量，续航里程可提升5%；二是设计相同的续航里程，但电池容量可减少5%。

鉴于碳化硅功率器件可明显提升新能源汽车的功率密度、能效和续航里程，多家新能源主机厂新车型在转向800V系统，需要采用1200V功率器件，碳化硅功率器件在这个电压段优势明显。后续，随着成本进一步下降，碳化硅器件会成为新能源车的主流配置。

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虽然碳化硅晶体管带来更大价值，但仍面临一些技术性和商业性的挑战。材料衬底方面，由于碳化硅衬底生产效率低，成本比硅晶片高出许多，再加上后期的外延、芯片制造及器件封装等低成品率，导致碳化硅器件价格居高不下。根据行业预测，目前批量化价格仍是硅基IGBT的3-5倍。

不过碳化硅MOSFET成本在持续往下走。一方面，市场规模扩大，产业有了规模效应，各个环节的成本自然下降，同时也能吸引更多的投资，从而扩大产能。成本下降最大的环节来自于衬底和外延。此外，随着产能的扩大，代工的成本也可能会下降。

另有业内人士表示，不同于过去简单对比价格，客户更多开始考虑系统成本。当前碳化硅功率器件的价格确实依然高于硅器件，但碳化硅器件的更高效率等优势，可能使整个系统的价格低于硅解决方案。

光伏则是碳化硅的另一个“主战场”。2021年，光伏市场应用约占全球碳化硅功率器件市场的25%。

光伏行业迈入后1500V以及20A大电流时代，要建成更大组串进一步降成本，就需要降低组件工作电压和提高电站的电压等级，碳化硅的性能优势凸显。采用碳化硅后，光伏逆变器系统转化效率可以从96%提升到99%以上，能量损耗降低30%以上，功率密度增加50%，显著提高循环设备的使用寿命，降低系统体积，节约系统成本10%。

碳化硅目前发展的痛点主要在于规模迅速扩大。去年大概在10亿美元，但是未来两三年要成长到约六七十亿美元，这个过程对产业界来说压力巨大。因为每个环节扩产都不是一时就能扩出来的，需要很多的人才和资金的投入。

中国电机工程学会电力系统电力电子器件专委会主任委员邱宇峰对碳化硅的未来似乎更加乐观，“碳化硅产业会有两波应用浪潮，第一波在电动汽车领域，第二波在电网领域，而未来电网的需求将比新能源汽车更大。”

多家机构看好碳化硅市场的高成长性。Yole预测，2021年全球碳化硅功率器件的市场规模约10亿美元，预计到2025年将超过37亿美元，年复合增长率超过34%。