【分析师看世界】碳化硅，驱动绿色能源新时代！

本期供稿

农银汇理基金电子行业分析师 张璋

碳化硅（SiC）

绿色能源革命已经到来！

在“碳达峰、碳中和”战略目标下，我国为解决自身能源问题以及应对环境保护，大力发展新能源。光伏发电、汽车电动化等话题关注度不断提升。

无论是光伏发电还是新能源车，功率半导体都是其中的重要器件，而碳化硅（SiC）更是其中最重要的半导体材料。

碳化硅——第三代半导体材料的香饽饽、绿色能源时代的新宠，未来发展前景如何呢？让我们跟着分析师去一探究竟吧。

01 知识点

半导体行业的产业基石是上游设备与材料，半导体材料主要包括三代。

第一代：锗、硅

产业链非常成熟，成本较低，在早期大规模集成电路中得到普遍运用。

第二代：砷化镓、磷化铟

以其高频段下的优异性能表现和抗辐射等特性，大量应用于射频功率放大器和光电器件等领域。

第三代：碳化硅、氮化镓

高能量密度，高击穿场强，更抗高温和辐射，以及在高频段下兼具出色性能和较强的功率处理能力等优点。

其中，碳化硅广泛应用于新能源汽车功率器件以及光伏逆变器等。

02 碳化硅上“车”

碳化硅在功率应用上具备多种优势：高能效、耗、更稳定，所以被认为是一种超越硅极限的功率器件材料，在新能源领域中成为焦点。

其中，新能源车带动功率半导体市场需求快速扩容，碳化硅功率器件迎来替代机遇。

在功率等级相同的条件下，采用碳化硅器件可将电驱、电控等体积缩小化，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，缓解“里程焦虑”。

据某半导体公司招股说明书，美国特斯拉公司是第一家在主逆变器中集成全碳化硅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碳化硅功率器件。此外，碳化硅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。

全球碳化硅器件市场规模预测（百万美元)

数据来源：Wolfspeed官网

03 光伏逆变器核心材料

未来光伏发电将会是全球新能源发展的主要方向，新增装机量持续提升，逆变器是光伏不可或缺的重要组成部分，是光伏发电能否有效、快速渗透的关键之一。

高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器的未来发展趋势，采用碳化硅功率器件能够缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本。

光伏逆变器中碳化硅器件占比预测

数据来源：某上市公司招股说明书

04 开启能源效率新时代

随着器件的小型化与对效率要求提升，采用化合物半导体制成的电力电子器件可覆盖大功率、高频与全控型领域，其中碳化硅的出现符合未来能源效率提升的趋势。

未来，在光伏、纯电动及混合动力汽车、风能发电以及铁路运输等领域，功率半导体尤其是碳化硅功率器件的应用面将会不断铺开。