行業(yè)動(dòng)態(tài)-第三代芯片材料碳化硅在新能源汽車等行業(yè)的應(yīng)用與展望

作者： 超級(jí)管理員 時(shí)間：2022-11-08 15:11:34 閱讀：3516

        硅是目前制造芯片和半導(dǎo)體器件最廣泛的原材料， 90%以上的半導(dǎo)體產(chǎn)品是以硅為原材料制成的。然而受材料本身特性的限制，硅基功率器件已經(jīng)漸漸難以滿足 5G 基站、新能源車及高鐵等新興應(yīng)用對(duì)器件高功率及高頻性能的需求。

        碳化硅是第三代半導(dǎo)體材料，作為寬禁帶半導(dǎo)體材料的一種，與硅的主要差別在禁帶寬度上，這讓同性能的碳化硅器件尺寸縮小到硅基的十分之一，能量損失減少了四分之三，成為制備高壓及高頻器件新的襯底材料。 碳化硅器件具備廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)空間， 2019 年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模為 5.41 億美元，預(yù)計(jì) 2025 年將增長至 25.62 億美元，年化復(fù)合增速約 30%。

本文來源于東興證券的報(bào)告《碳化硅產(chǎn)業(yè)：已處于爆發(fā)前夜，有望引領(lǐng)中國半導(dǎo)體進(jìn)入黃金時(shí)代》，解析碳化硅材料的性質(zhì)特點(diǎn)、應(yīng)用范圍和市場(chǎng)格局。僅供個(gè)人學(xué)習(xí)使用。如不允許轉(zhuǎn)載，請(qǐng)及時(shí)告知，我們將及時(shí)刪除。

原標(biāo)題：

《碳化硅產(chǎn)業(yè)：已處于爆發(fā)前夜，有望引領(lǐng)中國半導(dǎo)體進(jìn)入黃金時(shí)代》

作者： 吳昊 陳宇哲 吳天元

一、碳化硅，第三代半導(dǎo)體材料

第三代半導(dǎo)體材料又稱寬禁帶半導(dǎo)體材料，和傳統(tǒng)硅材料主要的區(qū)別在禁帶寬度上。禁帶寬度是判斷一種半導(dǎo)體材料擊穿電壓高低的重要指標(biāo)，禁帶寬度數(shù)值越大，則該種材料制成器件的耐高壓能力越強(qiáng)。以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料往往具備更寬的禁帶寬度，因此也被稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料（大于 2.3eV）。

由于氮化鎵在材料制備環(huán)節(jié)仍有技術(shù)難度，當(dāng)前具備大規(guī)模量產(chǎn)條件的可用于制備功率器件的第三代半導(dǎo)體材料僅有碳化硅。根據(jù)天科合達(dá)招股書數(shù)據(jù)，4H 型碳化硅的禁帶寬度為 3.2eV，是硅材料禁帶寬度 1.1eV 的約 3倍，這使得其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到了硅的約 7 倍，非常適合用來制備功率器件。

▲常見半導(dǎo)體襯底材料性能對(duì)比

除了更耐高壓，碳化硅基功率器件在開關(guān)頻率、散熱能力和損耗等指標(biāo)上也遠(yuǎn)好于硅基器件。除了禁帶寬度更寬，碳化硅材料還具有更高的飽和電子遷移速度、更高的熱導(dǎo)率和更低的導(dǎo)通阻抗，碳化硅器件相比于硅基器件的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：

1、 阻抗更低，可以縮小產(chǎn)品體積，提高轉(zhuǎn)換效率；

2、 頻率更高，碳化硅器件的工作頻率可達(dá)硅基器件的 10 倍，而且效率不隨著頻率的升高而降低，可以降低能量損耗；

3、 能在更高的溫度下運(yùn)行，同時(shí)冷卻系統(tǒng)可以做的更簡(jiǎn)單。碳化硅功率器件工作溫度可達(dá) 600℃以上，是同等硅器件的 4 倍，可以承受更加極端的工作環(huán)境。

碳化硅材料能夠把器件體積做的越來越小，能量密度越來越大，這也是為什么幾乎全球的半導(dǎo)體巨頭都在不斷研發(fā)碳化硅器件的原因。根據(jù) ROHM 的數(shù)據(jù)，一款 5kW 的 LLC DC/DC 轉(zhuǎn)換器，其電源控制板由碳化硅替代硅基器件后，重量從 7kg 減少到 0.9kg，體積從 8755cc 降低到 1350cc。

碳化硅器件尺寸僅為同規(guī)格硅器件的 1/10，碳化硅 MOSFET 系統(tǒng)能量損失小于硅基 IGBT 的 1/4，這些優(yōu)勢(shì)也能夠?yàn)榻K端產(chǎn)品帶來顯著的性能提升。根據(jù) CREE 的數(shù)據(jù)，相同的電池下搭載了碳化硅 MOSFET 的電動(dòng)車比使用硅基 IGBT 的電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程增加了 5%~10%。

▲同規(guī)格碳化硅器件性能優(yōu)于硅器件

碳化硅襯底依電阻率不同分為導(dǎo)電型和半絕緣型兩類，分別外延沉積碳化硅和氮化鎵后，用于功率器件和射頻器件的制作。

1、 導(dǎo)電型襯底：具有低電阻率（15~30mΩ·cm）的碳化硅襯底。通過在導(dǎo)電型碳化硅襯底上生長碳化硅外延層，制得碳化硅同質(zhì)外延片，可進(jìn)一步制成肖特基二極管、MOSFET、IGBT 等功率器件。

2、 半絕緣型襯底：具有高電阻率（≥105Ω·cm）的碳化硅襯底。通過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外延片，可進(jìn)一步制成微波射頻器件。

▲碳化硅器件產(chǎn)業(yè)鏈

優(yōu)異的性能使得碳化硅材料應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，目前主流的器件種類為功率器件（碳化硅基碳化硅）和射頻器件（碳化硅基氮化鎵），可以說需要高壓和高頻器件的應(yīng)用場(chǎng)景，都是碳化硅潛在替代的市場(chǎng)。尤其是對(duì)電力轉(zhuǎn)換需求頻繁、使用條件苛刻及對(duì)模塊體積和重量等有要求的場(chǎng)景，碳化硅器件優(yōu)勢(shì)明顯：

1、 功率器件（電力電子領(lǐng)域）

應(yīng)用一：電動(dòng)車逆變器及充電樁。電動(dòng)車逆變器是碳化硅功率器件最為主要的市場(chǎng)，在相同功率下，碳化硅模塊封裝尺寸更小，損耗更低。在動(dòng)力電池性能提升已經(jīng)有限的情況下，碳化硅功率器件將成為提升電動(dòng)車延長行駛里程、縮短充電時(shí)間及增大電池容量的重要手段。

國內(nèi)外知名車企也在積極推動(dòng)碳化硅器件的應(yīng)用。特斯拉是全球第一家將碳化硅 MOSFET 應(yīng)用于商用車主逆變器的廠商，Model 3 的主逆變器采用了意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的 24 個(gè)碳化硅MOSFET 功率模塊。隨后國內(nèi)廠商比亞迪也迅速跟進(jìn)，在漢 EV 上搭載了自主研發(fā)的碳化硅功率模塊。未來隨著碳化硅材料成本的不斷下降，未來將有更多車型使用碳化硅器件。碳化硅器件也可應(yīng)用于新能源汽車 充電樁，可以減小充電樁體積，提高充電速度。

應(yīng)用二：光伏逆變器。光伏發(fā)電系統(tǒng)中，硅基逆變器成本占系統(tǒng)的 10%，但卻是系統(tǒng)能量損耗的主要來源。使用碳化硅 MOSFET 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。

應(yīng)用三：軌道交通。軌道交通車輛中大量應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件，其牽引變流器、輔助變流器、主輔一體變流器、電力電子變壓器、電源充電機(jī)都有使用碳化硅器件的需求。其中牽引變流器是機(jī)車大功率交流傳動(dòng)系統(tǒng)的核心裝備，碳化硅器件的應(yīng)用可以提高牽引變流器裝置效率，提升系統(tǒng)整體效能。2014 年，日本小田急電鐵新型通勤車輛配備了三菱電機(jī)3300V/1500A 全碳化硅功率模塊逆變器，開關(guān)損耗降低 55%、體積和重量減少 65%，電能損耗降低 20%至 36%。

▲光伏逆變器中碳化硅滲透率有望在 2025 年達(dá)到 50%

▲軌道交通中碳化硅滲透率將在 2050 年達(dá)到 90%

碳化硅使功率器件突破了傳統(tǒng)硅基器件性能的上限，未來具備廣闊的市場(chǎng)空間。根據(jù) Yole 報(bào)告，2019年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模為 5.41 億美元，預(yù)計(jì) 2025 年將增長至 25.62 億美元，年化復(fù)合增速約30%。

▲2019-2025 年碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模將快速增長（單位：美元）

2、射頻器件（軍工及通訊領(lǐng)域）

射頻器件是無線通信的核心部件，包括射頻開關(guān)、LNA、功率放大器和濾波器等。其中功率放大器是對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的器件，直接影響著基站信號(hào)傳輸距離及信號(hào)質(zhì)量。硅基 LDMOS 器件已經(jīng)應(yīng)用多年，但主要應(yīng)用于 4GHz 以下的低頻領(lǐng)域。

5G 通訊高頻、高速和高功率的特點(diǎn)對(duì)功率放大器性能也提出了更高的要求，碳化硅基氮化鎵具有良好的導(dǎo)熱性能、高頻率、高功率等優(yōu)勢(shì)，成為 5G 移動(dòng)通訊系統(tǒng)、新一代有源相控陣?yán)走_(dá)等系統(tǒng)的核心射頻器件，有望替代硅基 LDMOS。 根據(jù) Yole 的預(yù)測(cè)，2025 年功率在 3W 以上的射頻器件中，砷化鎵器件市場(chǎng)份額保持不變，碳化硅基氮化鎵將替代大部分硅基LDMOS，占市場(chǎng) 50%左右的份額。

▲不同材料射頻器件應(yīng)用范圍對(duì)比

▲不同類型射頻器件市場(chǎng)份額預(yù)測(cè)（功率 3W 以上）

根據(jù) Yole 的報(bào)告，預(yù)計(jì)全球氮化鎵射頻器件市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長，預(yù)計(jì)從 2019 年的 7.4 億美元增長至2025 年的 20 億美元，年化復(fù)合增速達(dá) 18%。半絕緣型碳化硅襯底需求有望受益。

▲2019-2025 年氮化鎵射頻器件市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長（單位：美元）

二、技術(shù)難度高，海外龍頭統(tǒng)治市場(chǎng)

碳化硅與硅基器件的原理相似，但碳化硅無論是材料還是器件的制造難度，都顯著高于傳統(tǒng)硅基。其中大部分的難度都是碳化硅材料高熔點(diǎn)和高硬度所需特殊工藝帶來的。碳化硅器件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包括襯底制備、外延和器件制造封測(cè)三大步驟。各步驟中難度和價(jià)值量最高的是襯底制備環(huán)節(jié)，而襯底制備環(huán)節(jié)中晶體生長是最困難的步驟。

碳化硅襯底的主要制備工序?yàn)?，將高純的碳化硅粉在特殊溫度下，采用物理氣相傳輸法?/span>PVT）生長不同尺寸的碳化硅晶錠，再經(jīng)過切割、研磨等多道工序產(chǎn)出碳化硅襯底。

▲碳化硅襯底制備流程

碳化硅晶體生長難度高，工藝是核心。碳化硅性能有明顯優(yōu)勢(shì)，卻始終未能轉(zhuǎn)換成市場(chǎng)規(guī)模，最主要的原因是碳化硅襯底制造困難。

與傳統(tǒng)的單晶硅使用提拉法制備不同，碳化硅材料因?yàn)橐话銞l件下無法液相生長，只能使用氣相生長的方法，如物理氣相傳輸法（PVT）。這也就帶來了碳化硅晶體制備的兩個(gè)難點(diǎn)：

1、 生長條件苛刻，需要在高溫下進(jìn)行。一般而言，碳化硅氣相生長溫度在 2300℃以上，壓力 350MPa，而硅僅需 1600℃左右。高溫對(duì)設(shè)備和工藝控制帶來了極高的要求，生產(chǎn)過程幾乎是黑箱操作難以觀測(cè)。如果溫度和壓力控制稍有失誤，則會(huì)導(dǎo)致生長數(shù)天的產(chǎn)品失敗。

2、 生長速度慢。PVT 法生長碳化硅的速度緩慢，7 天才能生長 2cm 左右。而硅棒拉晶 2-3 天即可拉出約 2m 長的 8 英寸硅棒。

同時(shí)碳化硅材料本身的特性也讓晶體生長難度較高，帶來了另外兩個(gè)難點(diǎn)：

3、 材料晶型多樣。碳化硅有超過 200 種相似的晶型，需要精確的材料配比、熱場(chǎng)控制和經(jīng)驗(yàn)積累，才能在高溫下制備出無缺陷、皆為 4H 晶型的可用碳化硅襯底（其他晶型不可用）。

4、 材料硬度大，后加工困難。碳化硅是硬度僅次于金剛石的材料，晶棒后續(xù)的切片、研磨、拋光等工藝的加工難度也顯著增加。

在上述技術(shù)難點(diǎn)的影響下，能夠穩(wěn)定量產(chǎn)大尺寸碳化硅襯底的企業(yè)較少，這也使得碳化硅器件成本較高。

▲襯底制備各環(huán)節(jié)流程及難點(diǎn)

碳化硅器件制造必須要經(jīng)過外延步驟，外延質(zhì)量對(duì)器件性能影響很大。碳化硅基器件與傳統(tǒng)的硅器件不同，碳化硅襯底的質(zhì)量和表面特性不能滿足直接制造器件的要求，因此在制造大功率和高壓高頻器件時(shí)，不能直接在碳化硅襯底上制作器件，而必須在單晶襯底上額外沉積一層高質(zhì)量的外延材料，并在外延層上制造各類器件。因此外延的質(zhì)量對(duì)器件性能的影響非常大。

外延的質(zhì)量又受到襯底質(zhì)量的影響。在外延過程中產(chǎn)生的缺陷，很多都是從襯底中直接復(fù)制來的，因此襯底的質(zhì)量和加工水平對(duì)于外延的缺陷控制也十分關(guān)鍵。

碳化硅材料外延主要是要控制外延的厚度和摻雜濃度兩個(gè)參數(shù)。器件依據(jù)不同的設(shè)計(jì)，所需的外延參數(shù)也不同。一般而言，外延的厚度越大，器件能夠承受的電壓也就越高。但外延層厚度越大，高質(zhì)量外延片的制備就越困難，尤其是在高壓領(lǐng)域，對(duì)缺陷的控制是非常大的挑戰(zhàn)。

▲外延層厚度越大，額定電壓越高

碳化硅功率器件制造原理與傳統(tǒng)硅基相似，但因?yàn)椴牧闲再|(zhì)的改變，所需設(shè)備和技術(shù)難度有增加。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈大部分難點(diǎn)在襯底生長環(huán)節(jié)，不過在器件制造過程中的難度也有所增加，主要體現(xiàn)在部分工藝需要在高溫下完成：

1、 摻雜步驟中，傳統(tǒng)硅基材料可以用擴(kuò)散的方式完成摻雜，但由于碳化硅擴(kuò)散溫度遠(yuǎn)高于硅，無法使用擴(kuò)散工藝，只能采用高溫離子注入的方式；

2、 高溫離子注入后，材料原本的晶格結(jié)構(gòu)被破壞，需要用高溫退火工藝進(jìn)行修復(fù)。碳化硅退火溫度高達(dá) 1600℃，這對(duì)設(shè)備和工藝控制都帶來了極大的挑戰(zhàn)。

3、碳化硅器件工作溫度可達(dá) 600℃以上，組成模塊的其他材料，如絕緣材料、焊料、電極材料、外殼等也無法與硅基器件通用；

4、器件的引出電極材料也需要同時(shí)保證耐高溫和低接觸電阻，大部分材料難以同時(shí)滿足兩條要求。

功率器件的穩(wěn)定性和工藝成熟度十分重要，上述以“高溫”為核心的難點(diǎn)構(gòu)筑了較強(qiáng)的技術(shù)壁壘。上述工藝不成熟會(huì)導(dǎo)致碳化硅功率器件存在缺陷，從而影響其長期工作的可靠性。因此目前全球絕大部分器件制造產(chǎn)能仍掌握在具備襯底技術(shù)的巨頭（科銳公司、羅姆公司）及具備較多功率半導(dǎo)體制造經(jīng)驗(yàn)的 IDM 廠商（英飛凌、意法半導(dǎo)體等）手中。

碳化硅器件的產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游襯底材料及外延、中游器件制造和下游應(yīng)用，以及各環(huán)節(jié)所用設(shè)備構(gòu)成。目前產(chǎn)業(yè)的參與者主要以兩類海外廠商為主：

傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體龍頭：英飛凌（歐洲）、意法半導(dǎo)體（歐洲）、三菱電機(jī)（日本）、安森美（美國）、瑞薩電子（日本）、羅姆（日本）等。這些公司憑借著在硅基功率器件制造中積累的經(jīng)驗(yàn)，提前布局碳化硅器件的制造。目前這些廠商是碳化硅功率器件制造的主力。

具備光電子和光通信材料技術(shù)的公司：CREE（科銳，美國）、道康寧（美國）、II-VI（貳陸公司，美國）、昭和電工（日本）等?；衔锇雽?dǎo)體材料在光電子和光通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，這些公司依靠著在材料領(lǐng)域積累的優(yōu)勢(shì)，從材料端切入了碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈，并基本實(shí)現(xiàn)從襯底到外延的連續(xù)布局。

其中，科銳和羅姆兩家廠商已經(jīng)具備了從材料端到器件生產(chǎn)端的全流程覆蓋，具備產(chǎn)業(yè)鏈中最強(qiáng)的實(shí)力。其他廠商大多專注于其中的 1~2 個(gè)環(huán)節(jié)。

近年來，國內(nèi)廠商追趕進(jìn)度明顯，產(chǎn)業(yè)鏈布局完善，各個(gè)環(huán)節(jié)也都出現(xiàn)了大量的國內(nèi)參與者：

襯底環(huán)節(jié)：天科合達(dá)、山東天岳和同光晶體等，已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 4 英寸襯底商業(yè)化，逐步向 6 英寸發(fā)展；

外延環(huán)節(jié)：瀚天天成、東莞天域等；

器件環(huán)節(jié)：泰科天潤、華潤微、基本半導(dǎo)體等。

其中三安集成、世紀(jì)金光等也成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈貫通，進(jìn)行了全流程布局。

▲碳化硅器件產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)主要參與者

三、碳化硅：中國半導(dǎo)體的新機(jī)遇

從碳化硅本身來看，其對(duì)傳統(tǒng)硅基功率器件的替代是順應(yīng)時(shí)代和科技趨勢(shì)的必然。下游需求的熱點(diǎn)已經(jīng)逐步從智能手機(jī)和 4G 為代表的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，轉(zhuǎn)向智能汽車和 5G 為代表的的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，在新的時(shí)代背景下，功率器件大放異彩的機(jī)會(huì)已經(jīng)來臨。

碳化硅器件的爆發(fā)離不開下游需求的持續(xù)擴(kuò)張，終端廠商正積極導(dǎo)入。碳化硅材料和器件的優(yōu)異性能市場(chǎng)早有認(rèn)識(shí)，但是近幾年才逐步形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，除了因?yàn)榧夹g(shù)的成熟外，下游應(yīng)用端對(duì)更高性能器件有著迫切的需求，也促使各下游積極驗(yàn)證和導(dǎo)入碳化硅產(chǎn)品。

產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能增長，但供給仍然不足。據(jù) CASA 數(shù)據(jù)顯示，SiC 電力電子方面，SiC 導(dǎo)電型襯底折算 4英寸產(chǎn)能約為 40 萬片/年，SiC-on-SiC 外延片（表示在碳化硅襯底上沉積碳化硅）折算 6 英寸產(chǎn)能約為 22萬片/年，SiC-on-SiC 器件/模塊（4/6 英寸兼容）產(chǎn)能約 26 萬片/年。

微波射頻方面，SiC 半絕緣襯底折算4 英寸產(chǎn)能約為 18 萬片/年。2020 年，新能源汽車、快充、5G 等下游應(yīng)用市場(chǎng)增長超預(yù)期，國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品商業(yè)化供給無法滿足市場(chǎng)需求，SiC 電力電子和射頻存在較大缺口。

供需錯(cuò)配下，供給端已成為碳化硅重要的制約因素，技術(shù)優(yōu)勢(shì)帶來的穩(wěn)定產(chǎn)能將是重要的競(jìng)爭(zhēng)力。在旺盛的需求下，具備量產(chǎn)能力的廠商大都會(huì)受到市場(chǎng)的青睞和認(rèn)可，尚無須憂慮產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)充分的競(jìng)爭(zhēng)，因此企業(yè)加強(qiáng)自身的研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)，制造出高性能、高良率和可靠性的產(chǎn)品是當(dāng)前的第一要義，更大的產(chǎn)能儲(chǔ)備將是最為重要的競(jìng)爭(zhēng)力。

▲2020 年我國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)

碳化硅器件具備足夠多的優(yōu)勢(shì)，但價(jià)格相較于傳統(tǒng)硅基器件仍然偏高。從襯底角度來看，受碳化硅生長速度較慢的影響，一片6寸的碳化硅晶圓價(jià)格在 1000 美元以上，是同尺寸硅晶圓價(jià)格的 20 倍以上。因此襯底占據(jù)了碳化硅器件近一半的成本。因此碳化硅價(jià)格下降的幅度也會(huì)顯著影響碳化硅器件替代的速度。

▲襯底占碳化硅器件成本的近一半

但是，碳化硅器件與傳統(tǒng)產(chǎn)品價(jià)差正在持續(xù)縮小。第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟表示，2020 年受疫情影響產(chǎn)品交期有所延長，但碳化硅器件的價(jià)格有所下降：

SiC SBD 實(shí)際成交價(jià)與硅器件價(jià)差已經(jīng)縮小至 2~2.5 倍之間。根據(jù) Mouser 的公開報(bào)價(jià)，650V 的 SiCSBD 2020 年底的平均價(jià)格是 1.58 元/A，較 2019 年底下降了 13.2%。1200V 的 SiC SBD 的平均價(jià)是3.83 元/A，較 2019 年下降了 8.6%。據(jù) CASA 調(diào)研，實(shí)際成交價(jià)低于公開報(bào)價(jià)，基本約為公開報(bào)價(jià)的60%-70%，較上年下降了 20%-30%，實(shí)際成交價(jià)與 Si 器件價(jià)差已經(jīng)縮小至 2-2.5 倍之間。

SiC MOSFET 降價(jià)明顯，與硅器件價(jià)差收窄到 2.5~3 倍之間。根據(jù) Mouser 的公開報(bào)價(jià)，650V、900V、1200V、1700V 的 SiC MOSFET 在 2020 年底的平均價(jià)格分別同比下降了 13%、2%、27.62%、33.4%。而從實(shí)際成交價(jià)格來看，650V、1200V 的 SiC MOSFET 價(jià)格較 2019 年下降幅度達(dá) 30%-40%，與Si 器件價(jià)差也縮小至 2.5~3 倍之間。

價(jià)格下降幅度會(huì)顯著提高碳化硅器件的替代速度，從而反向刺激需求，形成正向循環(huán)。目前碳化硅器件價(jià)格已經(jīng)下降到高端新能源車型可以接受的程度，隨著晶圓尺寸做大和良率不斷提升，未來仍有降本空間，碳化硅功率器件有望逐步向中低端車型滲透。

國內(nèi)半導(dǎo)體廠商在積極發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，大力布局第三代半導(dǎo)體行業(yè)。第三代半導(dǎo)體對(duì)我國而言意義非凡，是中國大陸半導(dǎo)體（尤其是功率和射頻器件）追趕的極佳突破口。碳化硅器件的意義不僅在于其本身的優(yōu)異性能，其更是會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)帶來全方位的帶動(dòng)，碳化硅有望引領(lǐng)中國半導(dǎo)體進(jìn)入黃金時(shí)代：

1、 在第三代半導(dǎo)體追趕的路上，中國企業(yè)受到的阻礙將小于傳統(tǒng)硅基領(lǐng)域。在傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體領(lǐng)域，技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)明顯放緩，發(fā)達(dá)國家依靠著數(shù)十年的研發(fā)和布局，積累了足夠多的專利，并掌控著上游關(guān)鍵材料和設(shè)備的技術(shù)和供應(yīng)鏈，占據(jù)著對(duì)中國半導(dǎo)體進(jìn)行制裁、發(fā)動(dòng)科技戰(zhàn)的主動(dòng)權(quán)。在產(chǎn)業(yè)配套全面落后的情況下，中國在硅基半導(dǎo)體領(lǐng)域的替代進(jìn)程緩慢。

而在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，中國企業(yè)與海外龍頭的差距已經(jīng)明顯縮小，發(fā)達(dá)國家可以用來制裁和控制中國第三代半導(dǎo)體發(fā)展的手段和技術(shù)也十分有限，中國企業(yè)正迎來追趕和發(fā)展的良機(jī)。

2、 產(chǎn)業(yè)鏈的配套整合更加充分，為中國半導(dǎo)體企業(yè)帶來以往不具備的發(fā)展機(jī)會(huì)。以往國內(nèi)半導(dǎo)體廠商追趕困難另一個(gè)原因是沒有足夠多的試用和上線機(jī)會(huì)，難以用客戶的反饋和問題來正向激勵(lì)研發(fā)。目前來看第三代半導(dǎo)體器件主要的應(yīng)用領(lǐng)域如新能源車、光伏和高鐵等，未來的主戰(zhàn)場(chǎng)都集中在中國，國內(nèi)企業(yè)也與國內(nèi)車企和家電企業(yè)等進(jìn)行了配套和產(chǎn)業(yè)合作，國產(chǎn)器件逐漸導(dǎo)入終端產(chǎn)品供應(yīng)鏈，為國內(nèi)企業(yè)帶來更多試用、改進(jìn)的機(jī)會(huì)。

目前，雖然在以SiC和GaN為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料研究和部署方面，美、日、歐仍處于世界領(lǐng)先地位。由于其未來戰(zhàn)略意義，我國早已對(duì)寬禁帶半導(dǎo)體材料器件研發(fā)進(jìn)行針對(duì)性規(guī)劃和布局，但是近些年的發(fā)展似乎差強(qiáng)人意，究其根本，主要原因是高制造成本和低技術(shù)成熟度。現(xiàn)在，隨著國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)不斷發(fā)展和成本的不斷下降，中國的第三代半導(dǎo)體材料有望最先實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。