近年來碳化硅晶片作為襯底材料的應(yīng)用逐步成熟并進入產(chǎn)業(yè)化階段，以碳化硅晶片為襯底，通常使用化學氣相沉積（CVD）方法，在晶片上淀積一層單晶形成外延片。其中，在導電型碳化硅襯底上生長碳化硅外延層制得碳化硅外延片，可進一步制成功率器件，應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域；在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層制得碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）外延片，可進一步制成微波射頻器件，應(yīng)用于5G通訊、雷達等領(lǐng)域。

碳化硅晶片經(jīng)外延生長后主要用于制造功率器件、射頻器件等分立器件?？蓮V泛應(yīng)用于新能源汽車、5G通訊、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域，在我國“新基建”的各主要領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

（一）功率器件

碳化硅功率器件被廣泛應(yīng)用于新能源汽車中的主驅(qū)逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、充電系統(tǒng)中的車載充電機和充電樁等，光伏、風電等領(lǐng)域。受益新能源汽車的放量，碳化硅功率器件市場將快速增長。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2018年和2024年碳化硅功率器件市場規(guī)模分別約4億和50億美元，復合增速約51%，按照該復合增速，2027年碳化硅功率器件市場規(guī)模約172億美元。

碳化硅材料市場規(guī)模預(yù)測

資料來源：Cree官網(wǎng)、光大證券

功率器件是電力電子行業(yè)的重要基礎(chǔ)元器件之一，廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備的電能轉(zhuǎn)化和電路控制等領(lǐng)域。作為用電裝備和系統(tǒng)中的核心，功率器件的作用是實現(xiàn)對電能的處理、轉(zhuǎn)換和控制，管理著全球超過50%的電能資源，廣泛用于智能電網(wǎng)、新能源汽車、軌道交通、可再生能源開發(fā)、工業(yè)電機、數(shù)據(jù)中心、家用電器、移動電子設(shè)備等國家經(jīng)濟與國民生活的方方面面，是工業(yè)體系中不可或缺的核心半導體產(chǎn)品。碳化硅功率器件以其優(yōu)異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化要求，在新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢。

資料來源：Yole Developmen

1、碳化硅功率器件在電動車領(lǐng)域應(yīng)用

碳化硅功率器件定位于1KW-500KW之間，工作頻率在10KHz-100MHz之間的場景，特別適用于對于能量效率和空間尺寸要求較高的應(yīng)用，如電動汽車充電機、充電樁、光伏逆變器、高鐵、智能電網(wǎng)、工業(yè)級電源等領(lǐng)域，可逐漸取代硅基MOSFET和IGBT。

資料來源：國泰君安、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2、碳化硅功率器件在光伏領(lǐng)域應(yīng)用

根據(jù)天科合達招股書顯示，在光伏發(fā)電應(yīng)用中，基于硅基器件的傳統(tǒng)逆變器成本約占系統(tǒng)10%左右，卻是系統(tǒng)能量損耗的主要來源之一。使用碳化硅MOSFET或碳化硅MOSFET與碳化硅SBD結(jié)合的功率模塊的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可從96%提升至99%以上，能量損耗降低50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍，從而能夠縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度、延長器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆變器的未來發(fā)展趨勢。在組串式和集中式光伏逆變器中，碳化硅產(chǎn)品預(yù)計會逐漸替代硅基器件。

數(shù)據(jù)來源：CASA、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理