碳化硅|一文读懂：第三代半导体行业现状和投资机遇( 二 )

行业公开数据，华映资本整理

击穿电场高→耐高压、导通电阻低→小型化、可靠性强。理论上，相同耐压的器件，SiC的单位面积的漂移层阻抗可以降低到Si的1/300。

高电子饱和漂移速度→高频开关损耗小→提高转换效率。

禁带宽度大、导热系数高→耐高温→可在高温环境下稳定工作，减小散热设备面积。未来车企或将能够把两套水冷系统合二为一甚至直接采用风冷系统，这将大大降低HEV驱动系统的成本，同时空出更多的车身空间以装配更多的电子元器件。

二、第三代半导体应用前景广阔，拥抱巨大增量市场

新能源汽车领域

在功率等级相同的条件下，采用SiC器件可将电驱、电控等体积小型化，满足功率密度更高、设计更紧凑的需求，同时也能使电动车续航里程更长。
据罗兰贝格估算，预计2025年一台纯电动车中电子系统成本约为7030美元，较2019年的一台燃油车的3145美元大增3885美元。据StrategyAnalytics数据显示，纯电动汽车中功率半导体占汽车半导体总成本比重约为55%，远超传统能源汽车的21%。
特斯拉的Model3车型采用了以24个SiC-MOSFET为功率模块的逆变器，是第一家在主逆变器中集成全SiC功率器件的汽车厂商；目前全球已有超过20家汽车厂商在车载充电系统中使用SiC功率器件；此外，SiC器件应用于新能源汽车充电桩，可以减小充电桩体积，提高充电速度。

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光伏领域

基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统10%左右，却是系统能量损耗的主要来源之一。
使用SiC-MOSFET或SiC-MOSFET与SiC-SBD结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率可从96%提升至99%以上，能量损耗降低 50%以上，设备循环寿命提升50倍，延长器件使用寿命、降低生产成本。
中国目前是最大的光伏组件生产国，占全球产能72.3%。2026年全球太阳能光伏支架系统市场规模达到160亿美金。
另外，SiC在充电桩、大功率电器、轨道交通领域均有巨大应用前景。2023年，全球SiC功率器件市场规模将达到15亿美金，2019-2023年CAGR=21.8% 。

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GaN方面，在射频和电力电子均有较大发展潜力。
GaN 器件有Si基和SiC基两种。GaN-on-Si主要应用于电力电子领域，用作高功率开关。GaN-on-SiC 主要应用于射频领域，主要得益于SiC的高导热率以及低RFloss，适用于功率较大的宏基站。
据Yole分析，预计2025年GaN射频器件在通信基建上的市场将达7.31亿美元，2019~2025年复合增速达14.88%，2025年整体市场规模达20亿美元，2019~2025年复合增速达12%。以我国5G基站市场为例，2020年我国5G基站达80万个，2023年预计小基站+微基站数量达到1.32亿个。
据拓璞产业研究院分析，预计2023年，我国5G基站建设需求GaN晶圆约45.3万片，对应4寸半绝缘SiC衬底片需求45.3万片，衬底和外延需求量持续增加。此外在快充领域，OPPO和小米等均发布GaN充电头，快充领域有望进入指数级爆发期，2023年市场规模将达到60亿美金。

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三、第三代半导体正当进入商业化爆发前夕

需求端

如上文所述，三代半导体材料适合诸多场景的使用，并且在这些场景中，中国几乎都是全球单一的最大市场国。其中，SiC功率器件因其耐高压，耐高温，低能耗，小型化的特点，可以广泛的应用于电动/混动汽车、充电桩/充电站、高铁轨交、光伏逆变器中。