产业丨两年前的政策今“提现”，中国半导体外延片替代化加速

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前言：

碳化硅外延片，是指利用碳化硅材料进行外延生长的片状材料。

这个行业虽然在国内尚属于新兴行业，但却因其在半导体、光电、新能源等领域的应用前景广阔而备受关注。

作者| 方文三

图片来源 |网 络

衬底推动产业化整体进程

根据衬底类型进行划分，可将碳化硅器件分为半绝缘型和导电型两种技术路线。

①半绝缘型：主要用于5G通信、车载通信、国防应用、数据传输、航空航天等领域。

②导电型：主要用于电动汽车、光伏发电、轨道交通、数据中心、充电等基础建设。

碳化硅产业链价值量倒挂，关键部分主要集中在上游端，其中外延环节成本占23%。

而衬底制造技术壁垒最高、价值量最大。

既决定了上游原材料制备的方式及相关参数；

同时也决定着下游器件的性能，是未来碳化硅大规模产业化推进的核心。

目前，SiC衬底市场重心向大尺寸衬底转移，更大的衬底尺寸，意味着单片芯片数量的提升以及产出率和利用率的提高。

基于SiC衬底，外延环节普遍采用化学气相沉积技术(CVD)获得高质量外延层，随后在外延层上进行功率器件的制造。

外延片，兵家必争之地

而在产业化的道路上，如Wolfspeed、昭和电工等国际巨头多数是IDM公司，而且占据绝大多数的市场份额。

但国内玩家也在不遗余力的奋起直追，比如被华为投资的瀚天天成，已经可提供标准的3英寸、4英寸和6英寸碳化硅外延晶片。

此外，号称国内第一家从事SiC外延片市场营销、研发和制造的民营企业，也开始提前布局8英寸下一代SiC工艺关键技术。

此外，后晋者希科半导体2万片的SiC外延片项目投产，未来将朝着5万片的目标前进。

外延片主要用来生产制作功率器件与传感器。

而功率器件与传感器领域的器件制造一般使用180-900nm制程就能满足，这个制程的设备都已经实现国产化；

而且大尺寸半导体外延片的核心设备包括外延生长炉也在逐步国产化。

国内行业市场及企业发展现状

根据数据显示，中国半导体外延片行业市场规模呈现逐年上涨态势，2022年中国半导体外延片行业市场规模为108.9亿元，其中占比最重的为12英寸，占比45.27%。

中国半导体外延片产量及需求量呈现逐年上涨态势，产量从2015年的566.4万片上涨至2022年的1601.5万片。

从产品市场应用情况来看，包括光电，电子和电力和微波射频。

其中主要应用是光电领域，2022年全球销量市场份额占比48.88%。

目前全球主要厂商位于美国，欧洲，中国和日本。包括NTTAT，晶湛半导体，Wolfspeed，Sumitomo，EpiGaNa等。

中国主要厂商为晶湛半导体，江苏能华和苏州纳维科技。预计未来几年行业竞争将更加激烈，尤其在中国市场。

我国外延技术近几年进步显著，正在缩小与其他国家的差距。

亿渡数据显示，国内目前已有15家企业已在外延片环节布局，新项目投资额约为200多亿元。

目前我国有十几家专业从事外延片生长的厂商，如三安光电、士兰明芯、乾照光电等。

中国半导体外延片市场的集中度相对较高，主要由少数大型企业主导。

其中主要参与者为金瑞泓、上海新昇、中国有研、华光光电等。

主导企业在半导体外延片产能方面具备一定的优势，这使得市场的产能相对较为集中。

少数大型企业拥有大规模的外延片生产线，能够满足较大部分的市场需求。

政策对外延片产业的引导和支持

政府提供资金和资源支持，鼓励企业和研究机构进行外延片制备技术的研发和创新，推动技术水平的提升。

政府鼓励企业投资建设外延片生产线，提供财政和税收优惠政策，加强对外延片产业的扶持和引导，促进产业链的完善和发展；

政府政策鼓励和支持半导体外延片的国产化进程。政府提供资金和政策支持，鼓励企业加大研发投入；

提高国产外延片的质量和性能，减少对进口外延片的依赖，提高国内半导体产业的自主性和竞争力。

产业链分布与潜力巨大的蓝海市场

上游为半导体外延片原材料，主要为多晶硅、石墨坩埚、抛光液等；

产业链中游为半导体外延片生产商；

产业链下游为集成电路、半导体分立器件等。

从上游衬底来看，我国企业产品在良率、缺陷控制、可靠性、成本等方面与国际巨头差距巨大，高度依赖外延企业做产业配合。

从下游器件来看，新能源汽车、5G通讯、光伏发电等行业对SiC功率器件需求持续增长，对上游SiC外延片的需求也同步增长。

存在较大的进口替代空间

近年来，受益于下游功率器件、CIS和PMIC等模拟器件市场规模的高速增长，半导体硅外延片的市场需求也持续扩张。

未来，随着越来越多元的智能终端及可穿戴设备的推出、新能源汽车、5G通信、物联网等新应用的普及；

MOSFET、晶体管等功率器件及CIS、PMIC等模拟芯片产品的使用需求和应用范围均将进一步扩大，预计半导体硅外延片的市场需求将持续增长。

预计到2024年，中国大陆半导体硅外延片约当8吋需求量将达到216.5万片/月；

而中国大陆半导体硅外延片约当8吋供给量约为148.0万片/月，缺口达68.5万片/月。

细分市场增速与对应外延片发展趋势

①光伏逆变器：根据中信证券数据，2020年SiC器件在光伏逆变器市场渗透率约为10%，2025年预计达到50%。

预计2025年应用在光伏逆变器领域的SiC外延片全球及中国市场规模分别约为35.62亿元和8.21亿元，CAGR分别为51%和53%。

②轨道交通：CASA预测，2030年轨道交通领域SiC器件占比将达到30%，2025年按15%计算。

预计2025年中国市场由地铁及高铁带动的SiC功率器件需求为2.6万件，由此带来的SiC外延片中国及全球市场规模分别为3.3、13.8亿元。

③充电桩：2019年中国充电桩保有量世界占比达60%，按2025年占比70%计算。

预计2025年应用在新能源汽车充电桩领域的SiC外延片全球及中国市场规模分别为17.31亿元和12.12亿元。

④新能源汽车：根据Yole和英飞凌数据，2020年SiC器件在新能源汽车市场渗透率约为4%，2025年预计达到20%。

预计2025年新能源汽车SiC外延片全球及中国市场约为160、78亿元，CAGR分别为92%和97%。

结尾：

外延片终端应用领域的持续高速增长，受益于中资、外资半导体企业纷纷在中国建设晶圆厂，外延片生产设备的国产化率提高，国内众多外延片厂商不断对外宣布扩产计划。

基于此，半导体外延片行业高景气度有望延续，众多优质投资标的将浮出水面。

部分资料参考：智研咨询：《2023年中国半导体外延片行业现状分析》，QYResearch：《2023年全球与中国氮化镓（GaN）外延市场调查报告》，禾穀资本：《碳化硅外延片——投资机会与前景展望》，稳正资产：《国产替代正当时，半导体外延片增长后劲足》

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