（报告出品方/分析师：海通证券研究所余伟民）
碳化硅性能优异，先进生产力代表。第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，因此采用第三代半导体材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景，还能以较少的电能消耗，获得更高的运行能力。
1.性能优异，先进生产力代表
碳化硅是由美国人艾奇逊在年电熔金刚石实验时，在实验室偶然发现的一种碳化物，当时误认为是金刚石的混合体，故取名金刚砂，年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法，也就是大家常说的艾奇逊炉，一直沿用至今。
自碳化硅被发现后数十年，发展进程一直较为缓慢。直到科锐（现更名为Wolfspeed）成立并开始碳化硅的商业化，碳化硅行业在此后25年开始进入快速发展阶段。
常见的半导体材料包括硅（Si）、锗（Ge）等元素半导体及砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料。从被研究和规模化应用的时间先后顺序来看，上述半导体材料被业内通俗地划分为三代。
图：半导体演变过程
表：半导体材料特性对比
碳化硅优势：稳定高效，适用高压高频领域
第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，因此采用第三代半导体材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景，还能以较少的电能消耗，获得更高的运行能力。
相比于Si，SiC具有10倍的击穿电场强度、3倍的禁带、2倍的极限工作温度和超过2倍的饱和电子漂移速率。SiC还具有3倍的热导率，这意味着3倍于Si的冷却能力。
碳化硅优势：节能+减重，新能源领域潜力广阔
罗姆通过输入WLTC（全球统一轻型车辆测试循环）行驶循环的模拟行驶试验条件，对逆变器进行了采用第四代SiCMOSFET和IGBT的行驶电费试验。结果显示，采用SiCMOSFET总电费比IGBT改善6%，市区模式改善10%。改善电力消耗也意味着，维持行车距离不变的情况下可以降低电池电容。
另一方面，碳化硅基逆变器通过提高能量传导效率，可以做到比硅基逆变器更小更轻。罗姆在FormulaE电动方程式世界锦标赛中提供的SiC逆变器，将逆变器重量降低至9kg，相较传统逆变器减重6kg。
图：罗姆第四代SiCMOSFET节能情况
图：SiCInverter重量明显减轻
碳化硅分类
碳化硅衬底主要有2大类型：半绝缘型和导电型。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。
由于下游应用在射频领域，半绝缘型SiC衬底、外延材料均受到美国商务部出口管制。
产业趋势：产能向大尺寸转移
目前，碳化硅产业中衬底仍以4-6英寸为主。若将尺寸由6英寸提高至8英寸，SiC的单片面积将增大77.8%，可利用面积大大提高。大直径衬底能够有效降低器件制备成本，以直径6英寸衬底为例，使用直径6英寸衬底相对直径4英寸衬底能够节省大约30%的器件制备成本。
Wolfspeed、II-IV均在年制备成功8英寸SiC样片。此外，罗姆和意法半导体也分别宣布拥有8英寸衬底制作技术。
目前，国内的山西烁科已宣布可制备8英寸SiC衬底。年8月，山西烁科研制出8英寸碳化硅晶体。年1月，公司实现8英寸N型碳化硅抛光片小批量生产。
产业趋势：衬底供不应求，产能持续扩张
据CASAResearch整理，国际龙头纷纷大力完善产业布局，强化竞争优势，持续加大衬底产能的扩张。据各公司
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