近年來，以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料在禁帶寬度、擊穿電場強(qiáng)度、飽和電子漂移速率、熱導(dǎo)率以及抗輻射等關(guān)鍵參數(shù)方面具有顯著優(yōu)勢，進(jìn)一步滿足了現(xiàn)代工業(yè)對高功率、高電壓、高頻率的需求。以碳化硅為襯底制成的功率器件相比硅基功率器件具有優(yōu)越的電氣性能，具體如下： 正是由于碳化硅器件具備的上述優(yōu)越性能，可以滿足電力電子技術(shù)對高溫、高功率、高壓、高頻機(jī)抗輻射等惡劣工作條件的新要求，從而成為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域最具前景的材料之一。 第三代半導(dǎo)體材料中，受技術(shù)與工藝水平限制，氮化鎵材料作為襯底實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用扔面臨挑戰(zhàn)，期應(yīng)用主要是以藍(lán)寶石、硅晶片或碳化硅晶片為襯底，通過外延生長氮化鎵以制造氮化鎵器件。相比而言，近年來碳化硅晶片作為襯底材料的應(yīng)用逐步成熟并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，以碳化硅晶片為襯底的下游產(chǎn)業(yè)鏈圖示如下： 近年來碳化硅晶片作為襯底材料的應(yīng)用逐步成熟并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，以碳化硅晶片為襯底，通常使用化學(xué)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(dǎo)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(jìn)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研層制得碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）外延片，可進(jìn)一步制成微波射頻器件，應(yīng)用于5G通訊、雷達(dá)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發(fā)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(jī)和充電樁等，光伏、風(fēng)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(fù)合增速約51%，按照該復(fù)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 ? 功率器件是由電力電子行業(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(shí)現(xiàn)對電能的處理、轉(zhuǎn)換和控制，管理著全球高于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(jī)、數(shù)據(jù)中心、家用電器、移動電子設(shè)備等國家經(jīng)濟(jì)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(dǎo)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，可以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。 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(jī)、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。 2、碳化硅功率器件在光伏領(lǐng)域應(yīng)用 根據(jù)天科核達(dá)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，能量損耗下降50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍，從而可以縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度，延長器件使用年限、下降生產(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。在組串式是集中式光伏逆變器中，碳化硅產(chǎn)品預(yù)計(jì)會逐漸替代硅基器件。