目前，氮化镓射频器件主要基于碳化硅、硅等异质衬底外延材料制备的，并在未来一段时期也是主要选择。相比较硅基氮化镓，碳化硅基氮化镓外延主要优势在其材料缺陷和位错密度低。碳化硅基氮化镓材料外延生长技术相对成熟，且碳化硅衬底导热性好，适合于大功率应用，同时衬底电阻率高降低了射频损耗，因此碳化硅基氮化镓射频器件成为目前市场的主流。根据中金企信国际咨询统计数据，90%左右的氮化镓射频器件采用碳化硅衬底制备。

②主要应用领域的发展情况：碳化硅基氮化镓射频器件已成功应用于众多领域，以无线通信基础设施和国防应用为主。无线通信基础设施方面，5G具有大容量、低时延、低功耗、高可靠性等特点，要求射频器件拥有更高的线性和更高的效率。相比砷化镓和硅基LDMOS射频器件，以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件同时具有碳化硅良好的导热性能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的优势，能够提供下一代高频电信网络所需要的功率和效能，成为5G基站功率放大器的主流选择。在国防军工领域，碳化硅基氮化镓射频器件已经代替了大部分砷化镓和部分硅基LDMOS器件，占据了大部分市场。对于需要高频高输出的卫星通信应用，氮化镓器件也有望逐步取代砷化镓的解决方案。

③主要应用领域的市场规模：随着通信基础建设和军事应用的需求发展，全球氮化镓射频器件市场规模将持续增长，从2019年的7.4亿美元增长至2025年的20亿美元，期间年均复合增长率达到18%。半绝缘型碳化硅衬底的需求量有望因此获益而持续增长。

（3）导电型碳化硅衬底在功率器件上的应用：

①主要应用情况及其优势：功率器件又被称为电力电子器件，是构成电力电子变换装置的核心器件。功率器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。相同规格的碳化硅基MOSFET与硅基MOSFET相比，其尺寸可大幅减小至原来的1/10，导通电阻可至少降低至原来的1/100。相同规格的碳化硅基MOSFET较硅基IGBT的总能量损耗可大大降低70%。

碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势，将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率，对高效能源转换领域产生重大而深远的影响，主要应用领域有电动汽车/充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。

②主要应用领域的发展情况

A、电动汽车/充电桩：电动汽车行业是未来市场空间巨大的新兴市场，全球范围内新能源车的普及趋势明朗。随着电动汽车的发展，对功率半导体器件需求量日益增加，成为功率半导体器件新的经济增长点。

电动汽车系统架构中涉及到功率半导体应用的组件包括：电机驱动系统、车载充电系统（On-boardcharger，OBC）、车载DC/DC及非车载充电桩。得益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性，在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分，碳化硅器件的使用已经比较普遍。对于非车载充电桩产品，由于成本的原因，目前使用比例还相对较低，但部分厂商已开始利用碳化硅器件的优势，通过降低冷却等系统的整体成本找到了利基市场。

目前，碳化硅功率器件已被国际知名车企应用在其电动汽车上。电动驱动系统中，主逆变器负责控制电动机，是汽车的关键元器件，特斯拉Model3的主逆变器采用了意法半导体生产的24个碳化硅MOSFET功率模块，是全球第一家将碳化硅MOSFET应用于商用车主逆变器的OEM厂商。2020年12月，丰田汽车推出并公开发售“Mirai”燃料电池电动汽车，是丰田汽车首次开始使用碳化硅功率器件。根据碳化硅器件特点和电动汽车的发展趋势，碳化硅器件是未来电动汽车的必然之选。

B、光伏新能源：光伏逆变器曾普遍采用硅器件，经过40多年的发展，转换效率和功率密度等已接近理论极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统散热要求等优点，将在光伏新能源领域得到广泛应用。例如，在住宅和商业设施光伏系统中的组串逆变器里，碳化硅器件在系统级层面带来成本和效能的好处。阳光电源等光伏逆变器龙头企业已将碳化硅器件应用至其组串式逆变器中。

C、轨道交通：碳化硅功率器件在轨道交通行业得到重要应用。未来轨道交通对电力电子装置，比如牵引变流器、电力电子电压器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高这些装置的功率密度和工作效率，将有助于明显减轻轨道交通的载重系统。目前，受限于碳化硅功率器件的电流容量，碳化硅混合模块将首先开始替代部分硅IGBT模块。未来随着碳化硅器件容量的提升，全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。

D、智能电网：目前碳化硅器件已经在中低压配电网开始了应用。未来更高电压、更大容量、更低损耗的柔性输变电将对万伏级以上的碳化硅功率器件具有重大需求。碳化硅功率器件在智能电网的主要应用包括高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、灵活交流输电装置、高压直流断路器、电力电子变压器等装置中。

③主要应用领域的市场规模：2019年碳化硅功率器件的市场规模为5.41亿美元，受益于电动汽车/充电桩、光伏新能源等市场需求驱动，预计2025年将增长至25.62亿美元，复合年增长率约30%。碳化硅衬底的需求有望因此获益并取得快速增长。

5、碳化硅衬底的发展情况：

（1）碳化硅衬底的尺寸演进：碳化硅衬底的尺寸（按直径计算）主要有2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）等规格。碳化硅衬底正在不断向大尺寸的方向发展，目前行业内公司主要量产产品尺寸集中在4英寸及6英寸。在最新技术研发储备上，以行业领先者科锐公司的研发进程为例，科锐公司已成功研发8英寸产品。

为提高生产效率并降低成本，大尺寸是碳化硅衬底制备技术的重要发展方向。衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯片成本越低。衬底的尺寸越大，边缘的浪费就越小，有利于进一步降低芯片的成本。在半绝缘型碳化硅市场，目前主流的衬底产品规格为4英寸。在导电型碳化硅市场，目前主流的衬底产品规格为6英寸。

（2）碳化硅衬底市场规模和发展态势：用于氮化镓外延的半绝缘型碳化硅衬底市场规模取得较快增长，全球市场规模由2019年的1.54亿美元增长至2020年1.82亿美元，增幅达17.88%。得益于5G基站建设和雷达下游市场的大量需求，至2023年，半绝缘型碳化硅衬底市场将保持快速增长。

中金企信国际咨询公布《2021-2027年中国碳化硅衬底市场监测调查分析与投资战略咨询预测报告》

原文链接：https://www.gtdcbgw.com/index/show/bid/69/id/646191.html

导电型碳化硅衬底市场规模取得较快增长，2018年至2020年，全球导电型碳化硅衬底市场规模从1.73亿美元增长至2.76亿美元，复合增长率为26.36%。受益于碳化硅功率器件在电动汽车等下游应用的增长，导电型碳化硅衬底市场未来将快速发展。相对硅片全球市场规模已达上百亿美元，碳化硅衬底的全球市场销售额仍较小，主要系碳化硅行业供给侧成本仍较高，制约了目前的市场购买力和需求的释放。未来，随着碳化硅衬底和器件制造行业的持续发展，制造成本有望持续下降，碳化硅器件和系统有望显示出竞争力并在下游行业得到广泛应用并快速发展，从而带动整体需求和市场规模的快速发展