碳化硅功率半导体价值链、制造流程及市场规模
思瀚产业研究院 基本半導體    2025-08-10

功率半导体器件是电力电子产品中用作开关或整流器的半导体器件。根据器件类型，功率半导体器件可分为分立器件和功率模块。这些器件是电子系统电源管理的关键。为免生疑问，在讨论功率器件市场时，我们是指功率分立器件和功率模块的综合市场。

半导体材料的历史与演进

第一代半导体採用硅(Si)和锗(Ge)等材料，实现从真空管到紧凑型电子器件的转变，为信息处理和自动化带来革命性的变化。第二代半导体基于砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)等化合物半导体，具有更快的电子迁移率和直接带隙特性，适用于高频传输及红外激光器等低发射应用。第三代半导体同样是基于化合物的半导体，例如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等。

碳化硅以其宽带隙、高热导率和优异的抗辐射性能而脱颖而出。碳化硅具有更高的电气强度和能量效率，是高功率、高温和高频应用的理想选择。使用碳化硅可显著降低功率损耗，提高能量转换效率，并能在极端条件下运行。由于具备高击穿电场强度、高热导率和宽带隙等优异特性，市场正朝著第三代半导体的方向发展，碳化硅已广泛应用于电动汽车、可再生能源系统、智能电网和工业电机驱动等高压大电流场景，逐渐取代传统的硅基功率半导体器件，推动电力电子技术的革新，并支持向更可持续、更高效的技术转型。

就收入而言，碳化硅功率器件的市场渗透率已从2020年的3.5%迅速增长至2024年的15.1%，预计到2029年将增长至26.3%，逐渐从传统硅基器件手中抢佔更多市场份额。中国政府将第三代半导体产业视为支撑经济社会发展、保障国家安全的战略性基础产业。国家层面出台了《制造业可靠性提升实施意见》和《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》等一系列鼓励和扶持政策，以加快第三代半导体产业的发展。在新能源汽车出货量增长和光伏电压等级提高的推动下，碳化硅功率器件市场快速增长。

碳化硅功率半导体价值链及制造流程

碳化硅功率半导体价值链始于上游衬底和外延片供应商，他们通过在衬底上生长精密层来生产外延片。中游制造商使用这些外延片，通过从芯片设计、光刻和测试到封装和模块集成的複杂工艺来制造碳化硅功率器件。与无晶圆厂及代工厂模式相比，IDM是一种流行模式，涵盖自有碳化硅功率器件产品的设计、制造、封装及营销的整个过程。

在IDM模式下，公司通常拥有并运营自有生产及封装设施，使其能够从始至终完全控制生产流程。这种垂直整合使该等公司得以针对特定应用优化产品，并确保设计与制造之间的紧密整合。最后，新能源汽车和机器人等下游应用利用这些碳化硅功率器件，推动各行业的技术进步和效率提升。

全球碳化硅功率器件行业市场规模

2020年至2024年，全球碳化硅功率器件行业经历了显著增长。市场规模从2020年的人民币45亿元增长至2024年的人民币227亿元，年複合增长率为49.8%。预计2024年至2029年，全球碳化硅功率器件行业市场规模将继续上升，年複合增长率为37.3%。预计市场规模将快速增长，到2029年将达到约人民币1,106亿元。碳化硅在全球功率器件市场的渗透率也显著提升。该比例从2020年的1.4%上升至2024年的6.5%，预计到2029年将达到20.1%。

中国碳化硅功率器件行业市场规模

2020年至2024年，中国碳化硅功率器件市场销售收入从2020年的人民币11亿元增长至2024年的人民币69亿元，年複合增长率为59.7%。预计2024年至2029年该数值将以43.9%的年複合增长率增长，预计2029年市场规模将达到人民币428亿元。碳化硅在中国功率器件市场的渗透率也从2020年的0.9%大幅提升至2024年的5.4%，预计到2029年将达到19.0%。

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