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1、所处行业定义、技术水平及特点

（1）第三代半导体材料

与以硅、锗为代表的第一代半导体和以砷化镓为代表的第二代半导体相比，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体，具有高禁带宽度、高热导率、高击穿场强、高电子饱和漂移速率的物理特性，可以满足科技发展对高温、高功率、高压、高频的器件要求。在碳中和趋势下，碳化硅凭借优良的物理特性有望在国内新能源汽车、光伏、风电、工控等领域中持续渗透，对第一代半导体和第二代半导体实现一定程度的替代。

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我国“十四五”规划已将碳化硅半导体纳入重点支持领域。随着国家半导体产业自主可控战略的实施，以碳化硅为代表的宽禁带半导体行业是面向经济主战场、面向国家重大需求的战略性行业。

（2）碳化硅产业

碳化硅产业链上游为碳化硅衬底和外延片的制备，碳化硅粉料通过长晶、加工、切片、晶片研磨等环节制备成碳化硅衬底，衬底上生长单晶外延材料。

碳化硅产业链中游为碳化硅功率器件和碳化硅射频器件的设计、制造、封测等环节。由于碳化硅功率器件突破了硅基功率器件的导通电阻与结电容等性能极限，大幅度减少导通损耗和开关损耗问题，适用于高压、高功率、高频、高温等苛刻环境，碳化硅功率器件被广泛应用于新能源汽车、光伏、工业电源、轨道交通及5G通讯等下游领域。

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（3）碳化硅外延晶片

碳化硅外延晶片是指在碳化硅衬底的基础上，经过外延工艺生长出晶格一致、高纯度、低缺陷的特定单晶薄膜。由于采用升华法制备的单晶衬底无法实现对载流子浓度的精密控制，且无法有效降低晶体缺陷，因此需要在衬底上生长高质量的外延层方可用于器件制造，即外延生长技术是碳化硅器件必不可少的环节，外延质量对器件性能影响极大。

①外延晶片类别

按照晶格堆垛结构的不同，常见的碳化硅单晶材料（衬底和外延）主要包括以下三种晶型：3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC。由于原子堆垛结构的差异，导致4H-SiC在垂直型方向拥有更高的临界电场强度、电子迁移率和更低的导电各向异性，因此4H-SiC更适合商业化的垂直型功率器件（SBD和MOSFET），对应SBD和MOSFET器件特性也优于3C-SiC和6H-SiC单极型器件的理论极限。

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按照电学性能不同，碳化硅单晶材料可分为导电型和半绝缘型两种，通常导电型对应同质外延、半绝缘型对应异质外延，其中同质外延指导电型碳化硅衬底搭配碳化硅外延，进一步制成SBD、MOSFET等功率器件，主要应用于电子电力领域，例如新能源汽车中的逆变器、转换器、电机驱动器和车载充电机等。异质外延指半绝缘型碳化硅衬底搭配氮化镓外延，可进一步制成HEMT等微波射频器件，该外延晶片适用于高频、高温工作环境，主要应用于射频领域。

在导电型碳化硅材料中，根据掺杂元素的不同，可以区分N型、P型和PN多层材料。

（1）N型碳化硅外延晶片是在生长外延层的过程中使用氮（N）元素进行掺杂形成。氮与硅结合后多出一个自由电子，为其导电性的主要来源。

（2）P型碳化硅外延晶片是在生长外延层的过程中使用铝（Al）元素进行掺杂形成。铝和碳结合后，会缺失一个电子，形成空穴，而空穴吸引束缚电子移动使得P型碳化硅外延晶片具有导电性。

（3）PN多层碳化硅外延晶片是指在衬底上生长两层或数层外延，每层外延生长分别用氮元素或铝元素进行掺杂，形成N型、P型外延层叠加的结构。

N型碳化硅同质外延晶片是碳化硅功率器件厂商主要使用的型号，应用于新能源车、光伏、工业电源领域所需碳化硅功率器件（如SBD与MOSFET）的工业化生产；P型和PN多层碳化硅同质外延晶片，由于物理特性（例如P型垂直方向载流子迁移速率较低）和行业应用领域（例如智能电网应用的双极型超高耐压器件）仍需开发，行业内出货量较少。

②外延晶片制备方法

现阶段碳化硅外延制备主要通过化学气相沉积（CVD）方法。CVD法可以有效控制生长过程中气体源流量、反应室温度以及压力，改变成膜环境，可以精准控制外延生长参数，具有重复性良好，设备体积适中的优良特点，成为商业化碳化硅外延生长技术中短期内的主流生长技术。理论上液相外延法和分子束外延法也可以生长碳化硅外延片，但是上述两种方法所生长外延片质量、效率、成本均大幅落后于CVD法，不适合应用于商业化生长。

2、所处行业在产业链的地位和作用，与上下游之间的关联性

碳化硅外延片作为碳化硅器件成型的必备环节，具有不可或缺的重要作用，是推动碳化硅行业高质量发展的基石。

从价值角度来看，碳化硅产业链附加值向上游集中，外延（含衬底）在碳化硅产业链中价值量较高。根据中金企信数据，衬底和外延作为碳化硅产业链的上游环节，分别占碳化硅功率器件成本结构的47%、23%。高质量的碳化硅外延片生产壁垒高，加之全球碳化硅器件下游需求旺盛，造成高质量碳化硅外延片供应紧俏，使得碳化硅外延片在产业链中的价值量占比较高。

数据整理：中金企信国际咨询

从物理特性来看，优质的碳化硅外延生长工艺不仅可以改进碳化硅衬底缺陷，还可以减少外延自身生长缺陷，大幅提升下游器件良率。

碳化硅衬底缺陷较多，主要包括微管缺陷（Micropipe）、多型缺陷、划痕缺陷包裹物缺陷、层错缺陷、贯穿螺型位错（TSD）、贯穿刃型位错（TED）和基平面位错（BPD）等。许多衬底缺陷会随着外延生长延伸到外延层中，部分缺陷会转换成外延缺陷，导致器件性能退化或直接失效。通过外延工艺优化可以有效降低或消除这些外延缺陷，从而改善器件良率。

3、所处行业市场规模

碳化硅外延行业市场增长迅速，市场空间广阔。根据中金企信统计，2022年SiC功率电子市场规模约为21亿美元，预计到2027年SiC功率电子市场规模接近80亿美元，复合增长率为30%。

数据整理：中金企信国际咨询

碳化硅市场快速增长主要来源于对第一代、第二代功率半导体应用市场的渗透替代以及由于碳化硅半导体材料特性所开拓的新市场。

碳化硅对第一代、第二代半导体应用市场的渗透替代，扩大了碳化硅应用的市场规模。由于碳化硅材料对比硅材料具有耐高温高压、低通导电阻及高开关频率的物理特征，随着新能源汽车、能源、工业等领域的强劲需求有望带动碳化硅渗透率快速提升，在相关领域形成对第一代半导体、第二代半导体的替代。

数据整理：中金企信国际咨询

从终端应用领域看，碳化硅功率器件应用于新能源汽车、光伏发电、储能、轨道交通、超高压直流输电等领域，其中新能源汽车是目前最大的终端应用市场。2021年全球用于汽车的碳化硅功率器件约占全球碳化硅功率器件市场规模的64%，未来随着新能源汽车渗透率的提升，预计2027年占比上升至79%；其次为能源领域（光伏发电及储能系统），2021年约占全球碳化硅功率器件市场规模的14%。由于我国锚定碳达峰和碳中和，碳化硅功率器件市场规模受可再生能源相关政策推动，增速强劲。

高度专业化分工是碳化硅产业未来趋势。碳化硅外延市场分为对内供应的自行配套（Captive）市场和对外销售的外销（Open）两大市场，国际碳化硅器件头部企业如Wolfspeed、意法半导体、安森美等，其同时具备碳化硅材料生产和功率器件制造能力，生产的碳化硅外延片可以直接用于自身器件的制造，由此形成自行配套市场（Captive），但与其他器件厂商同属于竞争对手，故其所生产的外延片将大部分甚至全部供内部使用，因此预计未来规模将远小于纯外延厂商。此外，即便碳化硅功率器件头部企业具备自行配套外延片的能力，半导体产业的性质也使得这些企业需要第二供应商。随着碳化硅市场规模的进一步扩大和外延晶片代工规模效应的体现，外延晶片代工厂的产品成本预计将低于下游器件企业内部生产外延晶片的成本，因此龙头碳化硅外延晶片制造商的市场份额将随着市场规模的扩大而进一步扩大。因此，高度专业化分工是碳化硅产业未来趋势，第一代半导体硅和第二代半导体砷化镓等产业高度分工的现状就是由于高度竞争而导致的。

根据公开信息，经历激烈竞争及产业整合后，2020年信越化学、SUMCO、环球晶圆、SiltronicAG、SKSiltronic这5家国际龙头纯半导体硅片制造商合计占有全球市场份额超过80%。由于第一代半导体和第二代半导体形成了产业高度分工和高度集中的特征，并且高度分工极大提升了前述半导体行业的效率，产业链中的企业专注于各自优势细分领域，形成了深度专业化分工的格局，因此随着行业增长，第三代半导体专业化分工是大势所趋，未来外销（Open）市场将会进一步高速增长。

第一章 第三代半导体材料行业发展综述

第一节 第三代半导体材料行业的原理及优点

一、第三代半导体材料的定义

二、第三代半导体材料的原理

三、第三代半导体材料的优点

第二节 第三代半导体材料行业产业链分析

一、产业链结构分析

二、主要环节的增值空间

三、与上下游行业之间的关联性

四、上下游行业影响及风险提示

第二章 第三代半导体材料生产工艺技术及发展趋势研究

第一节 质量指标情况

第二节 国内外主要生产工艺概述

一、国内主要生产工艺

二、国外主要生产工艺

三、中外生产工艺对比分析

第三节 技术进展及趋势研究 

第三章 第三代半导体材料行业竞争格局分析

第一节 第三代半导体材料行业集中度分析

一、第三代半导体材料市场集中度分析

二、第三代半导体材料企业集中度分析

三、第三代半导体材料区域集中度分析

第二节 第三代半导体材料行业竞争格局分析

一、第三代半导体材料行业竞争分析

二、国内主要第三代半导体材料企业市场占有率分析

三、国内外第三代半导体材料竞争分析

四、我国第三代半导体材料市场竞争分析

五、我国第三代半导体材料市场集中度分析

第四章 中国第三代半导体材料行业运行现状分析

第一节 中国第三代半导体材料行业发展状况分析

一、中国第三代半导体材料行业发展阶段

二、中国第三代半导体材料行业发展概况及特点

三、中国第三代半导体材料行业发展存在的问题

四、中国第三代半导体材料行业商业模式分析

第二节 中国第三代半导体材料所属行业市场运行现状分析

一、中国第三代半导体材料行业市场规模

二、中国第三代半导体材料所属行业产品结构分析

三、中国第三代半导体材料所属行业产销分析

四、中国第三代半导体材料行业利润总额分析

第三节 中国第三代半导体材料企业发展分析

一、企业数量及增长分析

二、不同规模企业结构分析

三、不同所有制企业结构分析

第四节 中国第三代半导体材料市场价格走势分析

一、第三代半导体材料市场定价机制组成

二、第三代半导体材料市场价格影响因素

三、2025-2031年第三代半导体材料产品价格走势分析

四、2025-2031年第三代半导体材料产品价格走势预测

第五章 中国第三代半导体材料所属行业市场供需形势及进出口分析

第一节 中国第三代半导体材料行业市场供需平衡分析

一、中国第三代半导体材料行业市场供给分析

1、中国第三代半导体材料产能分析

2、中国第三代半导体材料产量分析

二、中国第三代半导体材料行业市场需求分析

1、产品需求结构分析

2、地区需求差异分析

三、中国第三代半导体材料行业市场供需平衡分析

第二节 中国第三代半导体材料所属行业进出口分析

一、第三代半导体材料所属行业出口市场分析

1、行业出口整体情况

2、行业出口总额分析

3、行业出口产品结构

二、第三代半导体材料所属行业进口市场分析

1、行业进口整体情况

2、行业进口总额分析

3、行业进口产品结构

三、中国第三代半导体材料出口面临的挑战及对策

四、第三代半导体材料行业进出口前景及建议

第六章 第三代半导体材料行业销售状况及营销战略分析

第一节 第三代半导体材料行业销售状况分析

一、第三代半导体材料行业销售收入分析

二、第三代半导体材料行业投资收益率分析

三、第三代半导体材料行业产品市场集中度分析

四、第三代半导体材料行业盈利能力分析

第二节 第三代半导体材料营销战略分析 

第七章 第三代半导体材料市场价格及价格走势分析

第一节 第三代半导体材料年度价格变化分析

第二节 第三代半导体材料市场价格驱动因素分析

第三节 2025-2031年我国第三代半导体材料市场价格预测 

第八章 第三代半导体材料市场整体运行趋势预测

第一节 第三代半导体材料行业的前景预测

一、第三代半导体材料生产前景预测

二、第三代半导体材料消费前景预测

第二节 第三代半导体材料行业的发展机遇分析

第三节 未来市场发展趋势分析

一、产品发展趋势

二、价格变化趋势

三、用户需求结构趋势

第四节 产品营销渠道与销售策略

第五节 第三代半导体材料行业发展建议 

第九章 第三代半导体材料行业投资价值与投资策略分析

第一节 第三代半导体材料行业投资价值分析

一、第三代半导体材料行业发展前景分析

二、第三代半导体材料行业盈利能力预测

三、投资机会分析

四、投资价值综合分析

第二节 第三代半导体材料行业投资风险分析

一、市场风险

二、政策风险

三、原材料价格波动的风险

四、经营风险

五、其他风险

第三节 第三代半导体材料行业投资策略分析 

第十章 中金企信国际咨询-第三代半导体材料行业研究结论及发展建议

第一节 结论

第二节 建议

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