14日收盘,碳化硅概念板块指数报1241.72点,涨幅0.91%,成交111.5亿元,换手2.36%。板块个股中,跌幅最大的前3个股为:晶升股份报28.50元,跌-1.83%。扬杰科技报45.93元,跌-1.86%。麦格米特报50.37元,跌-1.87%。涨幅最大的前3个股为:柘中股份报12.31元,涨4.59%;力源信息报10.01元,涨3.52%;奥瑞德报2.60元,涨3.17%。
硅是制造第一代半导体芯片及器件的主要原材料,但其性能已难以满足高功率及高频器件的需求。碳化硅(SiC)材料作为第三代半导体的主要原材料,有望在高功率和高频领域部分替代硅,成为第三代半导体产业发展的重要基础材料。碳化硅功率器件以其耐高压、耐高温、低损耗等优异性能,能够有效满足电力电子系统的高效率、小型化和轻量化要求,在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有明显优势。此外,SiC功率器件在开关频率、散热能力和损耗等指标上也远好于硅基器件,具体表现为阻抗更低,可以缩小产品体积并提高转换效率;同时,其工作频率可达硅基器件的10倍,且效率不随频率升高而降低,从而降低能量损耗。
半导体芯片分为集成电路和分立器件,其基本结构均可划分为“衬底-外延-器件”结构。在碳化硅(SiC)产业链中,SiC衬底是上游环节,价值量占比高达46%,为最核心的部分。SiC衬底由SiC粉经过长晶、加工、切割、研磨、抛光、清洗等环节最终形成,其中SiC晶体的生长是核心工艺,难点在于提升良率。SiC衬底分为导电型和半绝缘型,分别应用于功率和射频器件领域。SiC外延片属于中游环节,价值量占比23%,它是在衬底上再覆盖一层薄膜以满足器件生产条件。具体分为导电型SiC衬底用于SiC外延,进而生产功率器件,应用于电动汽车及新能源等领域;以及半绝缘型SiC衬底用于氮化镓外延,进而生产射频器件,应用于5G通信等领域。SiC器件制造则是下游环节,价值量占比约20%(包括设计、制造和封装),主要生产SiC功率器件,应用于新能源汽车、电源设备、光伏等领域。目前,中国的碳化硅器件厂商以IDM为主,少量为纯设计企业。
中国碳化硅产业链上游为衬底材料,中游为外延材料,下游则涵盖射频器件和功率器件,终端应用领域包括新能源汽车、光伏、5G通信等。在上游,全球SiC衬底产业中美国占据主导地位,市场份额约60%,而中国企业的市占率约为10%,主要集中在4英寸和6英寸的SiC衬底领域。中游方面,SiC外延设备及外延片是关键环节,全球SiC外延设备市场被Axitron、LPE、TEL和Nuflare四大龙头企业所垄断。SiC外延片对SiC器件的性能至关重要,中国企业正积极布局此环节,以推动半导体国产替代。下游主要为功率器件,其生产过程包括芯片设计、芯片制造和封装测试,广泛应用于新能源汽车、电源设备、光伏等领域。目前,中国碳化硅器件厂商以IDM模式为主,少量为纯设计企业。