本篇文章给大家谈谈品牌碳粉，以及高纯碳粉的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。
文章详情介绍：
碳粉是什么东西？不同品牌的碳粉可以通用吗？小绘来教您
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彩色碳粉
碳粉是打印机工作中不可或缺的重要耗材，可以说是打印机的血液哟~
选择优质的碳粉对我们的打印工作来说至关重要！
那么今天小绘就带大家来了解一下关于碳粉的知识~
碳粉介绍：也叫墨粉，是激光打印机中用于在纸张上成像定影的粉末状物质。
碳粉组成及特性：碳粉是由高分子聚合物、色剂、荷电控制剂、助流剂等所组成的高分子材料，在摩擦后会带静电，电压不同是根据材料而定的。
加工工艺：物理研磨法、化学聚合法
物理碳粉
化学碳粉
性能要求：
定影性能
碳粉的极性、起电速度、起电能力、黑度
碳粉的流动性
转印效率和碳粉的粘附性
那么碳粉能通用吗？
因为不同打印机使用的硒鼓不同，硒鼓的具体的工作原理和结构也不相同，所以硒鼓使用的碳粉很多都是不通用的。
想要通用碳粉，那就必须满足一定的条件：首先电性能要一致，其次有磁性碳粉勉强可以替代无磁性碳粉，但是无磁性的碳粉绝对不能替代有磁性的碳粉。
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往期精彩：
碳化硅行业专题分析：第三代半导体之星
（报告出品方/作者：浙商证券，施毅）
1、耐高温高压高频，碳化硅电气性能优异
碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料的代表，在禁带宽度、击穿电场、热导率、电子饱 和速率、抗辐射能力等关键参数方面具有显著优势，满足了现代工业对高功率、高电压、高 频率的需求，主要被用于制作高速、高频、大功率及发光电子元器件，下游应用领域包括智 能电网、新能源汽车、光伏风电、5G 通信等，在功率器件领域，碳化硅二极管、MOSFET 已经开始商业化应用。 耐高温。碳化硅的禁带宽度是硅的 2-3 倍，在高温下电子不易发生跃迁，可耐受 更高的工作温度，且碳化硅的热导率是硅的 4-5 倍，使得器件散热更容易，极限 工作温度更高。耐高温特性可以显著提升功率密度，同时降低对散热系统的要 求，使终端更加轻量和小型化。
耐高压。碳化硅的击穿电场强度是硅的 10 倍，能够耐受更高的电压，更适用于高 电压器件。 耐高频。碳化硅具有 2 倍于硅的饱和电子漂移速率，导致其器件在关断过程中不 存在电流拖尾现象，能有效提高器件的开关频率，实现器件小型化。 低能量损耗。碳化硅相较于硅材料具有极低的导通电阻，导通损耗低；同时，碳化 硅的高禁带宽度大幅减少泄漏电流，功率损耗降低；此外，碳化硅器件在关断过程 中不存在电流拖尾现象，开关损耗低。
2、工艺难度大幅增加，长晶环节是瓶颈
碳化硅从材料到半导体功率器件会经历单晶生长、晶锭切片、外延生长、晶圆设计、制 造、封装等工艺流程。在合成碳化硅粉后，先制作碳化硅晶锭，然后经过切片、打磨、抛光 得到碳化硅衬底，经外延生长得到外延片。外延片经过光刻、刻蚀、离子注入、金属钝化等 工艺得到碳化硅晶圆，将晶圆切割成 die，经过封装得到器件，器件组合在一起放入特殊外 壳中组装成模组。
2.1、衬底：晶体生长为最核心工艺环节，切割环节为产能瓶颈
以高纯碳粉、高纯硅粉为原料合成碳化硅粉，在特殊温场下生长不同尺寸的碳化硅晶锭， 再经过多道加工工序产出碳化硅衬底。核心工艺流程包括： 原料合成：将高纯的硅粉+碳粉按配方混合，在 2000°C 以上的高温条件下于反应 腔室内进行反应，合成特定晶型和颗粒度的碳化硅颗粒。再通过破碎、筛分、清洗 等工序，得到满足要求的高纯碳化硅粉原料。 晶体生长：为碳化硅衬底制造最核心工艺环节，决定了碳化硅衬底的电学性质。目 前晶体生长的主要方法有物理气相传输法（PVT）、高温化学气相沉积法（HT-CVD） 和液相外延（LPE）三种方法，物理气相传输法为市场主流工艺。 晶体加工：通过晶锭加工、晶棒切割、研磨、抛光、清洗等环节，将碳化硅晶棒加 工成衬底。
2.1.1、晶体生长：条件控制严、长晶速度慢和晶型要求高为主要技术难点
在晶体生长和晶体加工环节均存在技术难点。晶体生长环节，条件控制严、长晶速度慢 和晶型要求高为主要技术难点。碳化硅晶体的生长温度在 2300°C 以上，对温度和压力的控 制要求高；此外，碳化硅有 250 多种同分异构体，其中 4H-SiC 为主流，因此需要严格控制 硅碳比、生长温度梯度及气流气压等参数才能生长出理想晶体；同时 PVT 法长晶非常缓慢， 速度约为 0.3-0.5mm/h，7 天才能生长 2cm，最高仅能生长 3-5cm，因此碳化硅晶锭的直径也 多为 4 英寸、6 英寸，而硅基 72h 即可生长至 2-3m 的高度，直径多为 6 英寸、8 英寸，新投 产能则多为 12 英寸。 晶体生长主要有物理气相传输法（PVT）、高温化学气相沉积法（HT-CVD）和液相外延 （LPE）三种方法，其中 PVT 法是现阶段商业化生长 SiC 衬底的主流方法，技术成熟度最 高、工程化应用最广。
PVT 法利用“升华-转移-再生长”原理生长碳化硅晶体。高纯度碳粉与硅粉按特定比例 混合，将形成的高纯度碳化硅微粉与籽晶分别放置生长炉内坩埚的底部和顶部，温度升高至 2000°C 以上，控制坩埚下部温度略高于顶部，形成温度差，碳化硅微粉升华成气态 Si，SiC2 和 Si2C 后，在籽晶处重新结晶生长形成碳化硅晶锭。PVT 法长晶速度慢，需要约 7 天才能 生长约 2cm，且副反应较多，原料的非一致升华导致生成 SiC 晶体的缺陷密度较高。
HT-CVD 法是指在 2000~2500℃下，导入高纯度的硅烷、乙烷或丙烷、氢气等气体，先 在高温区生长腔反应形成碳化硅气态前驱物，再经由气体带动进入低温区的籽晶端前沉积成 碳化硅晶体。HT-CVD 法可持续向炉腔供应气体原料，晶体可持续生长；使用高纯气体为原 料，碳化硅晶体纯度更高，且通过控制原料气流量比，能有效控制掺杂量、晶型等，生成碳 化硅晶体缺陷较少。但 HT-CVD 法的长晶速度较慢，约 0.4-0.5mm/h，工艺设备昂贵，耗材 成本高，长晶过程中进气口和排气口易堵塞。
LPE 法利用“溶解-析出”原理生长碳化硅晶体，在 1400-1800℃下将碳溶解在高温纯硅 溶液中，再从过饱和溶液中析出碳化硅晶体，需添加助熔剂增大 C 的溶解度。LPE 法长晶 温度较低，减少了冷却时由热应力导致的位错，碳化硅晶体位错密度低，结晶质量高，可实 现无微管缺陷晶体生长。同时，在助熔液中增加 Al 可获得高载流子浓度的 p 型 SiC 晶体， 且相比 PVT 法，溶液法长晶速度提高了 5 倍左右；但存在碳化硅晶体中金属残留的问题， 且生长的晶体尺寸小，目前仅用于实验室生长。
2.1.2、晶体加工：切片和薄化为主要技术难点
晶体加工环节，切片和薄化为主要技术难点。碳化硅衬底的质量和精度直接影响外延的 质量及器件的性能，因此晶片表面需光滑、无缺陷、无损伤，粗糙度值在纳米级以下。然而， 由于碳化硅晶体高硬、高脆、耐磨性好、化学性质极其稳定，使得衬底加工非常困难。碳化 硅衬底的加工过程主要分为切片、薄化和抛光。
切片是碳化硅单晶加工过程的第一道工序，决定了后续薄化、抛光的加工水平，是整个 环节的最大产能瓶颈所在。现有的碳化硅晶圆切片大多使用金刚石线锯，但碳化硅硬度高， 需要大量的金刚石线锯和长达数小时的加工时间，且切片过程中多达 40%的晶锭以碳化硅 粉尘的形式成为废料，单个晶锭生产出的晶圆数量少，造成碳化硅功率器件成本高昂。许多 国外企业采用更为先进的激光切割和冷分离技术提高切片效率，如 2016 年 DISCO 开发的 激光切片技术不用经历研磨过程，仅需 10 分钟就能切出一片 6 英寸碳化硅晶圆，生产效率 提升 3-5 倍。
碳化硅切片的薄化主要通过磨削与研磨实现，但碳化硅断裂韧性较低，在薄化过程中易 开裂，导致碳化硅晶片的减薄非常困难。目前多使用自旋转磨削，晶片自旋转的同时主轴机 构带动砂轮旋转，同时砂轮向下进给，实现减薄。自旋转磨削虽可有效提高加工效率，但砂 轮经长时间使用易钝化，存在使用寿命短且晶片易产生表面与亚表面损伤的问题，未来将进 一步优化单面研磨技术以实现大尺寸碳化硅晶片的加工。
2.2、外延：器件性能决定因素，厚度与掺杂浓度为关键因素
与传统硅功率器件制作工艺不同，碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅单晶材料上， 须在经过切、磨、抛等仔细加工的单晶衬底上生长一层微米级新单晶，新单晶和衬底可以是 相同材料，也可以是不同材料，称为同质外延或异质外延。外延层可以消除晶体生长和加工 时引入的表面或亚表面缺陷，使晶格排列整齐，表面形貌更优，外延的质量对最终器件的性 能起关键影响作用。
碳化硅外延的制作方法包括：化学气相淀积（CVD）、分子束外延（MBE）、液相外延法 （LPE）、脉冲激光淀积和升华法（PLD）等，其中 CVD 法是最为普及的 4H-SiC 外延方法， 其优势在于可以有效控制生长过程中气体源流量、反应室温度及压力，精准控制外延层的厚 度、掺杂浓度以及掺杂类型，工艺可控性强。早期碳化硅是在无偏角衬底上外延生长的，受 多型体混合影响，外延效果不理想。随后发展出台阶控制外延法，在不同偏角下斜切碳化硅 衬底，形成高密度外延台阶，在实现低温生长的同时稳定晶型的控制。随后引入 TCS，突破 台阶控制外延法的限制，将生长速率大幅提升至传统方法的10倍以上。目前常用SiH4、CH4、 C2H4作为反应前驱气体，N2和 TMA 作为杂质源，使用 4°斜切的 4H-SiC 衬底在 1500-1650℃ 下生长外延。
外延参数主要取决于器件设计，其中厚度和掺杂浓度为外延片关键参数。器件电压越高， 对外延厚度和掺杂浓度均匀性要求越高，生产难度越大。在 600V 低压下，外延厚度需达 6um 左右，在 1200-1700V 中压下，外延厚度需达 10-15um 左右，而在 10kV 的高压下，外延厚 度需达 100um 以上。在中、低压应用领域，碳化硅外延的技术相对比较成熟，外延片的厚 度和掺杂浓度等参数较优，基本可以满足中低压的 SBD、JBS、MOS 等器件的需求。而高压 领域，外延片需要攻克掺杂浓度均匀性和控制缺陷等问题。
3、下游应用场景丰富，新能源带来最大增长点
按照电学性能的不同，碳化硅材料制成的器件分为导电型碳化硅功率器件和半绝缘型 碳化硅射频器件，两种类型碳化硅器件的终端应用领域不同。导电型碳化硅功率器件是通过 在低电阻率的导电型衬底上生长碳化硅外延层后进一步加工制成，包括造肖特基二极管、 MOSFET、IGBT 等，主要用于电动汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、数据中心、充 电等。半绝缘型碳化硅基射频器件是通过在高电阻率的半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外 延层后进一步加工制成，包括 HEMT 等氮化镓射频器件，主要用于 5G 通信、车载通信、国 防应用、数据传输、航空航天。
3.1、导电型碳化硅器件：新能源汽车为最大终端应用市场
导电型碳化硅器件主要用于电动汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、数据中心、充 电等领域。根据 Yole 数据，2021 年汽车市场导电型碳化硅功率器件规模达 6.85 亿美元，占 比 62.8%，能源、工业和交通应用市场占比分别为 14.1%，11.6%和 7.2%。预计到 2027 年汽 车市场导电型碳化硅功率器件规模达 49.86 亿美元，占比 79.2%，能源、工业和交通应用市 场占比分别降至 7.3%，8.7%和 3.0%。
碳化硅在电动汽车领域主要用于：主驱逆变器、车载充电系统(OBC)、电源转换系统(车 载 DC/DC)和非车载充电桩。逆变器是一种将直流信号转化为高压交流电的装置，由于输出 电压和输出频率可以任意控制，所以被广泛用于控制交流电机和无刷电机的转速，是新能源 发电、不间断电源、电动汽车、轨道交通、白色家电、电力配送等领域重要的功率转换装置。 碳化硅 MOSFET 在电动汽车主驱逆变器中相比 Si-IGBT 具有明显优势：
碳化硅 MOSFET 相比硅基 IGBT 功率转换效率更高，电动汽车续航距离可延长 5- 10%，即在同样续航里程的情况下可削减电池容量，降低电池成本； 碳化硅 MOSFET 的高频特性可使逆变器线圈、电容小型化，电驱尺寸可大幅减少， 可听噪声的降低能减少电机铁损； 碳化硅 MOSFET 可承受更高电压，在电机功率相同的情况下可以通过提升电压来 降低电流强度，从而使得束线轻量化，节省安装空间。虽然当前碳化硅器件单车价格高于 Si-IGBT，但上述优势可降低整车系统成本。2018 年特斯拉在 Model 3 中首次将 Si IGBT 替换为 SiC 器件，汽车逆变器效率大幅提升，当前越来越多的车厂如比亚迪、蔚来、小鹏、保时捷等正在转向在电驱中使用碳化硅 MOSFET 器件。
车载充电系统(OBC)可将电网中的交流电转换为直流电对电池进行充电，实现为电动汽 车的高压直流电池组充电的功能，是决定充电功率和效率的关键器件。碳化硅 MOSFET 相 比 Si 基器件能提升约 50%的系统功率密度，从而能减少 OBC 的重量和体积，并节省磁感器 件和驱动器件成本。 电源转换系统(DC/DC)是转变输入电压并有效输出固定电压的电压转换器，可将动力电 池输出的高压直流电转换为低压直流电，主要给车内动力转向、水泵、车灯、空调等低压用 电系统供电。未来随着电动汽车电池电压升至 800V 高压平台，1200V 的 SiC MOSFET 有望 被广泛应用于 DC-DC 转换器中。
高压充电桩能有效解决充电速度和里程焦虑的问题，带来对 SiC 器件需求的增加。当前 我国的车桩比难以匹配需求，车载充电及充电桩效率仍待提高，因此越来越多的整车厂布局 800V 高压平台。800V 高压系统通常指整车高压电气系统电压范围达到 550-930V 的系统， 相较于 600V 平台：在同等充电功率下，工作电流更小，节省线束体积，降低电路内阻损耗， 提高充电效率和安全率；在同等电流的情况下，800V 平台可大幅提升总功率，显著提高充 电速度，已成为快速直流电充电的新解决方案。对于直流快速充电桩来说，充电电压升级至 800V 会带来充电桩中的 SiC 功率器件需求大增。与 MOSFET/IGBT 单管设计的 15-30kW 相 比，SiC 模块可将充电模块功率提高至 60kW 以上，且和硅基功率器件相比，SiC 功率器件 可以大幅降低模块数量，具有小体积优势。
新能源车数量增速高于充电桩，我国充电桩市场缺口大。据中国能源报，截止 2022 年 12 月，全国充电基础设施累计总量约为 521 万台，增量为 259.3 万台，同比增加 99.1%。其 中公共充电桩增量为 65.1 万台，同比上涨 91.6%；随车配建私人充电桩增量为 194.2 万台， 同比上升 225.5%。截至 2022 年底，全国新能源汽车保有量达 1310 万辆，占汽车总量的 4.10%，同比增长 67.13%，其中，纯电动汽车保有量 1045 万辆，占新能源汽车总量的 79.78%。 2022 年底，我国新能源车车桩比为 2.5：1，充电桩数量还存在巨大的缺口。 根据全球碳化硅领域龙头厂商 Wolfspeed 公司的预测，到 2026 年汽车中逆变器所占据 的碳化硅价值量约为 83%，是电动汽车中价值量最大的部分。其次为 OBC，价值量占比约 为 15%；DC-DC 转换器中 SiC 价值量占比在 2%左右。
光伏发电是当前利用可再生能源的重要形式，通过光伏逆变器将太阳能电池阵列的直流 电转换为交流电，以直接消耗或通过电网传输。使用 Si 基器件的传统逆变器会带来较大的 系统能量损耗，而碳化硅的宽带隙、高热导率、高击穿电压和低导通电阻使其能在更高的电 压及频率下切换，散热能力更佳，拥有更好的开关效率和热量累计。使用碳化硅功率器件的 光伏逆变器可将系统转换效率从 96%提升至 99%以上，能量损耗降低 50%以上，设备循环 寿命提升 50 倍。 据 CASA Research 数据，2020 年碳化硅功率器件在光伏逆变器的渗透率为 10%，随着 光伏电压等级的提升，碳化硅功率器件的渗透率将不断提高，预计 2048 年将达到 85%的渗 透率。
目前电网使用的硅基器件的参数性能已接近其材料的物理极限，无法担负起支撑大规模 清洁能源生产传输和消纳吸收的重任。SiC 在智能电网的主要应用场景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。 碳化硅在电压等级、导通电阻和开关速度方面的优势能很好的适配电力系统对电压、功率和 可靠性的更高要求，可以直接替换硅器件，提升电能转换效率和功率密度，同时还能简化拓 扑结构、实现新的并网功能如增加电网稳定性，提供有源滤波功能等。
在轨道交通领域，牵引变流器、辅助变流器、主辅一体变流器、电力电子变压器、电源 充电机等环节均可用到 SiC 功率器件，其中牵引变流器是核心器件，采用 SiC 功率器件替代 后，在高温、高频和低损耗方面得到显著改善，有效减小整体器件的体积和重量，符合大容 量、轻量化和节能型的需求。目前 SiC 器件已在城市轨道交通系统中得以应用，苏州轨交 3 号线 0312 号列车是国内首个基于 SiC 变流技术的永磁直驱牵引系统项目，实现了牵引节 能 20%的目标。 CASA 预测在 2030 年碳化硅在轨道交通功率器件的应用占比将达 30%，2040 年占比将 达 70%，渗透率不断提升。
3.2、半绝缘型碳化硅器件：5G时代的强大心脏
射频器件是在无线通信领域负责信号转换的部件，如功率放大器、射频开关、滤波器、 低噪声放大器等。目前主流的射频器件材料有砷化镓、硅基 LDMOS、碳化硅基氮化镓等不 同类型。碳化硅基氮化镓射频器件同时具备碳化硅的高导热性能和氮化镓在高频段下大功 率射频输出的优势，应用于 5G 通信、车载通信、国防应用、数据传输、航空航天等领域。5G 通讯基站应用需要更高的峰值功率、更宽的带宽以及更高的频率，对微波射频器件 提出了更高要求，而半绝缘型碳化硅衬底制备的氮化镓射频器件在高频段的优异表现使其成 为 5G 时代基站应用的候选技术。 据 Yole Development 预测，2025 年全球射频器件市场将超过 250 亿美元，功率在 3W 以 上的射频器件市场中，氮化镓射频器件有望替代大部分硅基 LDMOS 份额，占据射频器件市 场约 50%的份额。
4、碳化硅供需缺口持续扩大，海内外厂商加速研发扩产
4.1、供给端：海外龙头主导出货量，全球有效产能仍不足
当前制约碳化硅器件大规模商业化应用的主要因素在于高成本，碳化硅衬底制造难度 大、良率低为主要原因。全球碳化硅市场呈美国、欧洲、日本三足鼎立的格局，国内龙头企 业仅天科合达和天岳先进占据了全球碳化硅衬底市场份额。在全球导电型碳化硅衬底市场中， Wolfspeed 占据超 60%的市场份额，II-VI 和 Rohm 的子公司 SiCrystal 分别占据 16%和 12%， 位列第二和第三；在半绝缘型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed、II-VI 和天岳先进各占据约 30% 的市场份额。
我国在碳化硅领域起步较晚，当前国内厂商在碳化硅衬底产品上与国外龙头仍存在一定 差距。国内主要以 4 英寸碳化硅衬底为主，仅少数企业如天岳先进、露笑科技等实现 6 英寸 衬底的销售，而多家国际一线厂商已实现 6 英寸碳化硅衬底的稳定供应，Wolfspeed、英飞 凌和罗姆等正积极布局 8 英寸碳化硅衬底生产产线，量产指日可待。
目前全球碳化硅衬底有效年产能不足，面对紧张的供需关系，海外龙头企业加速扩产， 积极布局 8 英寸碳化硅衬底的量产。Wolfspeed 于 2022 年 4 月启用全球首家 8 英寸碳化硅 晶圆厂，为目前唯一一家实现 8 英寸碳化硅量产的厂商，并将于 2023 年上半年在德国再建 8 英寸碳化硅工厂，其他国际厂商如罗姆、英飞凌、Soitec、意法半导体等均计划于 2023 年 量产 8 英寸碳化硅衬底产品；而国内厂商除了烁科晶体已实现 8 英寸碳化硅衬底小批量量 产，天科合达、晶盛机电宣布于 2023 年小批量量产 8 英寸碳化硅衬底外，其余厂商还处于 加速建设 6 英寸碳化硅衬底产线以突破产能的阶段。因此在行业形成稳定、规模化出货前， 碳化硅衬底将持续呈现供不应求的格局。
4.2、需求端：下游需求不断扩大，百亿市场空间可期
未来随着碳化硅器件在新能源汽车、能源、工业、通讯等领域渗透率提升，碳化硅器 件市场规模有望持续扩大，其中新能源车和光伏下游为主要驱动因素。 对碳化硅器件在电动汽车领域的市场空间进行测算，假设如下： 1) 全球新能源乘用车销量：根据 Clean Technica 数据，2021 年全球乘用车销量超 6500 万辆，其中新能源乘用车销量为 650 万辆，渗透率为 10.3%；2022 年全球新 能源乘用车销量为 1031 万辆，渗透率为 14%，假设 2022-2025 全球新能源乘用 车销量持续增长，至 2025 年新能源车渗透率达 24%； 2) 碳化硅 MOS 器件渗透率：假设碳化硅 MOS 器件在新能源车应用渗透率从 2021 年 18%逐年增长 6%至 2024 年的 42%；
3) 6 英寸碳化硅衬底市场空间：特斯拉 Model 3 在主驱逆变器上共使用 48 颗 SiC MOSFET，单车消耗约 0.25 片 6 英寸碳化硅衬底，随着技术进步带来碳化硅器件 使用范围进一步扩大至包括 OBC，DC/DC 转化器等方面，假设单车将消耗 0.5 片 6 英寸碳化硅衬底，而其售价按照 10%的幅度逐年下降； 4) 碳化硅器件市场空间：当前碳化硅衬底占器件总成本的 46%，假设价格逐年下 降，至 2025 年碳化硅衬底占总器件成本的 30%； 5) 综上：2025 年碳化硅衬底(按 6 英寸算)在新能源车市场的需求量达 339 万片，市 场空间为 129 亿元，碳化硅器件的市场空间达 429 亿元，2021-2025 碳化硅器件 的 CAGR 达 85%。
对碳化硅器件在光伏逆变器领域的市场空间进行测算，假设如下： 1）光伏逆变器总需求：光伏逆变器新增需求和全球光伏新增装机量同步，而光伏逆变 器 IGBT 器件的使用寿命约 10 年，故存量更换需求与 10 年前新增装机量对应； 2）光伏逆变器 IGBT 器件市场空间：假设光伏逆变器平均售价、毛利率逐年下降， IGBT 器件价格占逆变器价格的 12%； 3）光伏逆变器碳化硅 MOS 器件市场空间：由 CASA，假设碳化硅渗透率增至 2025 的 50%，而技术进步和规模效应使碳化硅器件成本从现硅基 IGBT 价格的 4 倍逐年下降；
4）6 英寸碳化硅衬底需求：假设碳化硅衬底成本占器件总成本的比例从当前 46%逐渐 下降至 2025 年的 30%，而 6 英寸碳化硅衬底单价从按 10%的比例逐年下降，从而得到衬 底需求量； 5）综上：预计 2021-2025 年，碳化硅器件在光伏应用领域市场空间由 23 亿元增长至 92 亿元，CAGR 为 42%，到 2025 年碳化硅衬底（按 6 英寸算）需求量超过 72 万片。
根据 Yole 数据，2021 年新能源车和光伏应用领域占全球碳化硅市场的 77%，预计 2027 年这一比例将达到 86%，按照市场占比以 1.9%的年均复合增长率提升，2025 年新能源车和 光伏应用领域占全球碳化硅器件市场的 83%，以两者碳化硅市场空间反推可得 2025 年全球 碳化硅器件市场空间达 627.8 亿元，碳化硅衬底市场空间达 188.4 亿元，6 英寸碳化硅衬底 需求量为 495 万片。
5、欧美日厂商占据龙头，国产技术革新任重道远
全球碳化硅衬底市场中，Wolfspeed 以 45%的市场份额位居第一，国内企业仅有天科合 达和天岳先进分别占据 5%和 3%的市场份额。在导电型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed 占据 超 60%的市场份额，在碳化硅单晶市场价格和质量标准上有极大的话语权；在半绝缘型碳化 硅衬底市场中，Wolfspeed、II-VI 和天岳先进各占据约 30%的市场份额。 全球碳化硅器件市场中，ST 意法半导体占据的市场份额达到 40%，位居第一，英飞凌 占据 22%的市场份额排名第二。
5.1、Wolfspeed
Wolfspeed 的前身为 Cree 公司，2019 年 3 月，Cree 公司将照明产品业务部出售，完全 转型为一家专注于宽禁带半导体产品的公司，于 2021 年更改为 Wolfspeed，拥有从衬底到器 件的全产业链布局，是全球碳化硅行业的龙头，在导电型碳化硅衬底市场中市占率达 61%， 位列全球之首，而在半绝缘型衬底市场中位列第二，市占率达 33%。Wolfspeed 于 2015 年发 布 8 英寸碳化硅衬底，2019 年完成首批 8 英寸碳化硅衬底样品的制样，2023 年计划扩产至 月产能 10 万片。Wolfspeed 目前与梅赛德斯-奔驰达成协议，为其供应碳化硅器件，赋能其 未来电动汽车平台。
5.2、英飞凌
公司于 1999 年从西门子集团拆分，是全球少数采用 IDM 模式的半导体垂直整合制造 商，在 IC 设计、晶圆制造、封装测试以及面向终端市场领域均有布局。2017 年英飞凌成为全球首家提供沟槽技术的碳化硅 MOSFET 产品厂商，2018 年收购 Siltectra 的冷切割技术， 大幅提升生产效率，2020 年发布覆盖 650-1700V 的碳化硅 MOSFET 产品，未来将扩展至 3000V。
5.3、意法半导体
公司在功率半导体领域的主要产品涵盖 SiC 和高低压硅二极管、GaN 功率器件、射频 晶体管、IGBT、MOSFET 等。其中，MOSFET 覆盖 35-1800V、可满足 200°C 业内最高水 平，IGBT 覆盖 350-1300V。2018 年特斯拉率先在 Model 3 电驱主逆变器上使用意法半导体 供应的 650V SiC MOSFET 器件。2021 年公司发布第三代 SiC MOSFET 晶体管，推进在电 动汽车动力系统功率设备的前沿应用，并计划与 2024 年将 SiC 晶圆产能提高到 2017 年的 10 倍。
5.4、罗姆
罗姆成立于 1958 年，是全球知名的半导体厂商，在全球碳化硅器件市场中位列前三。 2010 年全球首家量产碳化硅 SBD 和 MOSFET，2021 年发布第 4 代的沟槽 SiC MOSFET， 其导通电阻相较于第 3 代下降 40%，公司计划在 2025 和 2028 年进一步将导通电阻分别再 降低 30%，实现第五代、第六代产品；在耐压方面，第四代产品从 650V 提高到 750V，实现了低损耗、使用简便和高可靠性。另外，罗姆作为少数几家 IDM 模式厂商之一，具备衬 底、外延、器件、模块垂直一体化布局，将在 2023 年实现 8 英寸衬底的量产。
5.5、合盛硅业
合盛硅业于 2005 年成立，采用“煤电硅”一体化循环经济产业园发展模式，主要产品 涵盖工业硅、有机硅、石墨电极等，是硅化工行业龙头。在上游硅和有机硅方面，当前公司 工业硅、有机硅产能处于世界前列，随着 2023 年 10 月公司于鄯善的 20 万吨/年多晶硅项目 开始批量生产，打造的全球首个 7000 亩多晶硅光伏一体化产业园区实现全部投产，届时公 司产能将进一步扩大；此外，公司积极布局硅基新材料领域，子公司“合盛新材料”完整掌 握了碳化硅原料合成、晶体生长、衬底加工及外延生长的全产业链核心技术，2 万片碳化硅 衬底及外延片产业化生产线项目已通过验收，产品得到国内多家下游器件客户的验证，具备 量产能力。
5.6、天岳先进
天岳先进专注于碳化硅单晶衬底的研发、生产和销售，当前公司的主要产品包括 2-6 英寸的半绝缘型衬底和导电型衬底，较早在国内实现了4英寸半绝缘型碳化硅衬底的产业 化，同时完成了 6 英寸导电型碳化硅衬底的研发并开始小批量销售，当前在 8 英寸衬底方 面研究进展顺利。上海临港工厂预计 2023 年内投产，2026年全部达产后年产导电型碳化硅晶锭 2.6 万块，对应导电型碳化硅衬底年产能将超30万片。近年来天岳先进市占率大幅 提升，在半绝缘型碳化硅衬底市场中市占率达30%，仅次于 Wolfspeed、II-VI，进入全球 第一梯队。
5.7、三安光电
三安光电成立于 2000 年，主营 LED 外延片、芯片、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料、微波 通讯集成电路与功率器件、光通讯元器件等业务，2014 年进军半导体行业，2017 年收购 Norstel 布局碳化硅衬底，于 2019 年向 ST 出售 Norstel 55%的股份。2020 年成立全资子公 司湖南三安，从事碳化硅半导体产品的研发，产业链包括长晶、衬底制作、外延生长、芯 片制备与封装，2022 年半年报披露月产能 6000 片，产能目前逐步爬坡，预计 2025 年达 产，规划配套年产能 36 万片。
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精选报告来源：【未来智库】