2023年中國襯底材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析：應用市場持續(xù)擴張，強勁需求帶動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展[圖]

內(nèi)容概要：碳化硅作為襯底的主要材料之一，其產(chǎn)品主要分為半絕緣型和導電型兩類。半絕緣型碳化硅襯底主要應用于信息通訊、無線電探測等領域；導電型碳化硅襯底應用在新能源汽車、軌道交通，以及大功率輸電變電等領域。近年來，隨著國家和政府加大對襯底材料相關技術的扶持，各大廠商加快產(chǎn)品技術的研發(fā)，持續(xù)推進大尺寸碳化硅襯底的研發(fā)進程，目前國內(nèi)主流碳化硅廠商逐步實現(xiàn)了6英寸碳化硅的量產(chǎn)，未來在量產(chǎn)的持續(xù)推進下，大尺寸的碳化硅襯底將會得到廣泛應用。

關鍵詞：LED藍寶石襯底、碳化硅襯底、硅襯底、LED照明、8英寸襯底

一、行業(yè)現(xiàn)狀：市場規(guī)模持續(xù)擴容，推動產(chǎn)品性能穩(wěn)步提升

襯底是指用于外延生長晶體薄膜的單晶晶片，也叫基片，既可以在半導體領域中直接進入晶圓制造環(huán)節(jié)生產(chǎn)半導體期間，也可以在經(jīng)過切、磨、拋等仔細加工后，在一定條件下作為外延生長的基礎，讓同種或另一種單晶體在其表面上定向生長。以往作為薄膜襯底的材料有玻璃、陶瓷、金屬板材等，現(xiàn)今主流的襯底材料主要有藍寶石、硅、碳化硅等，其中藍寶石的用量較大。

藍寶石是一種氧化物晶體，目前，包括半導體在內(nèi)的許多材料生產(chǎn)商都會采用藍寶石作為基片/襯底，生產(chǎn)藍寶石晶體主要消耗的原料為高純氧化鋁，高純度的氧化鋁粉可以大大提升藍寶石材料的使用性能，因而藍寶石材料作為襯底應用十分廣泛，主要應用于LED、消費電子、軍事等領域。目前也有部分LED芯片采用硅襯底，因為硅具有良好的導熱性，合理使用可以較好的延長器件的使用壽命。碳化硅作為襯底材料之一，應用的廣泛程度僅次于藍寶石，其具有良好的化學穩(wěn)定性，導電性能和導熱性能也較為突出，但生產(chǎn)難度較大，價格高，因而主要應用與半導體照明技術領域。此外，作為第三代半導體的核心材料，在5G通信、航空航天、新能源汽車、智能電網(wǎng)等領域也發(fā)揮著重要作用。

相關報告：智研咨詢發(fā)布的《中國襯底材料行業(yè)發(fā)展動態(tài)及市場需求潛力報告》

碳化硅作為襯底的主要材料之一，其產(chǎn)品主要分為半絕緣型和導電型兩類。半絕緣型碳化硅襯底主要應用于信息通訊、無線電探測等領域，目前市場主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為4英寸；導電型碳化硅襯底應用在新能源汽車、軌道交通，以及大功率輸電變電等領域，在導電型碳化硅市場中，目前主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為6英寸。近年來，隨著國家和政府加大對襯底材料相關技術的扶持，各大廠商加快產(chǎn)品技術的研發(fā)，持續(xù)推進大尺寸碳化硅襯底的研發(fā)進程，目前國內(nèi)主流碳化硅廠商逐步實現(xiàn)了6英寸碳化硅的量產(chǎn)，未來在量產(chǎn)的持續(xù)推進下，大尺寸的碳化硅襯底將會得到廣泛應用。

2020年，我國導電型碳化硅襯底中，4英寸的產(chǎn)品銷量為10萬片左右，6英寸的產(chǎn)品銷量在8萬片左右。預計到2025年，6英寸的導電型碳化硅襯底銷量將會得到迅速擴容，到2030年4英寸的導電型碳化硅襯底將不再使用，6英寸的導電型碳化硅襯底產(chǎn)品銷量將突破40萬片。在半絕緣型碳化硅襯底中，2020年4英寸的產(chǎn)品銷量為4萬片左右，6英寸的產(chǎn)品銷量為5萬片左右，半絕緣型碳化硅襯底因其生產(chǎn)工藝較為領先，因而6英寸的半絕緣碳化硅襯底得到快速發(fā)展，產(chǎn)品銷量持續(xù)提升，預計2025年，4英寸半絕緣型碳化硅襯底產(chǎn)品銷量將下降到2萬片左右，6英寸的襯底產(chǎn)品銷量將達到10萬片左右，到2030年，6英寸半絕緣型碳化硅襯底產(chǎn)品銷量有望突破到20萬片左右。

藍寶石是一種氧化鋁的單晶，具有良好的透光性、傳導性，自90年代以來，LED照明逐漸滲透進人們的日常生活，藍寶石開始廣泛應用于LED襯底材料。LED作為一種節(jié)能環(huán)保、使用壽命長、用途廣泛的光源，其能源轉(zhuǎn)換效率大大高于白熾燈和節(jié)能等，是繼白熾燈、熒光燈之后的第三次照明技術革命，逐步替代白熾燈和熒光燈，成為目前照明行業(yè)的主流趨勢。隨著發(fā)光效率的持續(xù)提升，以及產(chǎn)品價格的不斷降低，LED照明產(chǎn)品步入持續(xù)爆發(fā)增長的階段。

藍寶石作為LED襯底中的重要材料，在LED照明行業(yè)快速發(fā)展下，LED藍寶石襯底的是市場規(guī)模和需求量也在快速提升。2019-2021年期間，我國LED藍寶石襯底的市場規(guī)模和需求量均呈現(xiàn)出穩(wěn)步上漲的態(tài)勢。2021年，我國LED藍寶石襯底的市場規(guī)模達到21億元，較2020年增長了17%；需求量為3500萬片左右，同比增長了16.5%。未來隨著LED照明的滲透率持續(xù)提升，應用范圍不斷擴張，我國LED藍寶石襯底的市場規(guī)模和需求量也將得到進一步提升，預計到2023年我國LED藍寶石襯底的市場規(guī)模將達到26.5億元左右，市場需求量將達到4600億元左右。

二、專利技術：專利量保持增長趨勢，8英寸襯底逐步實現(xiàn)量產(chǎn)

近年來，隨著半導體等行業(yè)的快速發(fā)展，襯底材料作為其產(chǎn)業(yè)鏈中的重要組成部分，各大廠商加快技術攻關，持續(xù)推進襯底材料的研發(fā)，襯底材料的專利申請量也在快速增長。2012年以來，我國襯底材料的專利申請量總體保持增長的態(tài)勢，從2012年的256件，增長到2020年的440件，2021年以來專利申請量有所下滑，2022年我國襯底材料的專利申請量為299件。在各省市的襯底材料專業(yè)量分布中，我國襯底材料的專利量主要分布在北京市、江蘇省、上海市、廣東省等地，其中北京市以專利量710件占據(jù)全國首位，占比達到17.5%，其次是江蘇省和上海市，專利量分別為659件、561件，占比分別達到16.24%、13.83%。

在碳化硅襯底中，擴大碳化硅襯底尺寸既能增加產(chǎn)能供給，又能進一步降低碳化硅器件的平均成本，因而全球各大廠商持續(xù)加大碳化硅襯底的研發(fā)，推動碳化硅襯底尺寸的持續(xù)擴大。我國碳化硅襯底企業(yè)起步較晚，在碳化硅襯底尺寸上也落后于國外主流廠商，目前國外主流廠商已實現(xiàn)8英寸襯底的規(guī)?；慨a(chǎn)，國內(nèi)產(chǎn)商以6英寸襯底量產(chǎn)為主。隨著生產(chǎn)工藝的不斷改善，國內(nèi)主流廠商加快8英寸的產(chǎn)品研發(fā)，逐步成功研制和量產(chǎn)了8英寸碳化硅襯底，推動我國襯底材料行業(yè)進一步發(fā)展。

三、應用領域：下游應用領域快速發(fā)展，拉動襯底材料產(chǎn)業(yè)持續(xù)優(yōu)化

LED照明市場是我國LED藍寶石襯底材料的重要應用領域之一，近年來，隨著LED照明設備的大力普及，對于襯底材料的需求量也在持續(xù)提升，助力我國藍寶石襯底材料行業(yè)快速發(fā)展。2017-2021年期間，我國LED照明行業(yè)的市場規(guī)模保持增長的態(tài)勢，2021年我國LED照明市場規(guī)模達到9423億元，較2020年增長了9.28%。LED照明行業(yè)市場規(guī)模的持續(xù)提升，推動產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，藍寶石襯底材料作為其重要的生產(chǎn)原材料之一，在行業(yè)的拉動下，發(fā)展提速。

碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨特優(yōu)勢，將極大地提高現(xiàn)有使用硅基功率期間的能源轉(zhuǎn)換銷量，主要應用領域有電動汽車/充電樁、光伏新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等。隨著全球?qū)τ跉夂蜃兣⒍趸紲p排的認識不斷提升，國家開始著重發(fā)展新能源汽車等生態(tài)友好型產(chǎn)業(yè)，新能源汽車的產(chǎn)銷量也得到快速增長。

2021年以來，我國新能源汽車的產(chǎn)銷量保持快速增長的態(tài)勢，2022年我國新能源汽車產(chǎn)銷量共計705.8萬輛、688.7萬輛，同比增長了99.1%、95.6%。2023年我國新能源汽車產(chǎn)銷量保持增長的態(tài)勢，產(chǎn)銷量得到進一步提升，前兩個月我國新能源汽車的產(chǎn)銷量分別為97.7萬輛、93.3萬輛，較2022年同期分別增長了18.1%、20.8%，市場占有率達到25.7%。隨著電動汽車的快速發(fā)展，對功率半導體期間的需求量也在持續(xù)增加，而碳化硅功率器件因其高可靠性、高效率的特性，成為電動汽車的核心部件，因此，在電動汽車的快速發(fā)展下，碳化硅功率器件發(fā)展提速，也帶動碳化硅襯底的不斷優(yōu)化和升級。

光伏和儲能系統(tǒng)是全球新能源發(fā)展的主要方向，也是碳化硅器件的重要應用領域之一。逆變器作為光伏發(fā)電的重要部件，光伏逆變器曾普遍采用硅器件，基于硅基器件的傳統(tǒng)逆變器成本約占光伏發(fā)電系統(tǒng)的10%左右，卻也是系統(tǒng)能量損耗的主要來源之一。使用碳化硅有關功率模塊的光伏逆變器，可以將轉(zhuǎn)換效率從96%提升到99%以上，能量損耗降低50%以上，設備循環(huán)壽命提升50倍，從而能夠縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度、延長期間使用壽命、降低生產(chǎn)成本等。

近年來，在國家的大力推動下，光伏行業(yè)得到快速發(fā)展，新增裝機量也在持續(xù)增加。2017-2022年期間，我國光伏的新增裝機量呈現(xiàn)出“先降后升”的態(tài)勢，2019年過來，光伏新增裝機量保持高速增長，2022年我國光伏新增裝機量達到87.41GW，其中集中式光伏電站、分布式光伏新增并網(wǎng)容量分別為36.29GW、51.11GW。隨著碳化硅功率器件性能的持續(xù)優(yōu)化，在光伏逆變器中的占比也在持續(xù)提升，預計到2025年碳化硅功率器件的占比將達到50%，到2030年占比突破70%。受益于光伏行業(yè)的飛速發(fā)展，碳化硅襯底作為功率器件中的重要原材料，也將得到進一步發(fā)展和提升。

在軌道交通領域中，會大量應用功率半導體器件，其中包括牽引變流器、輔助變流器、主輔一體化變流器、電力電子變壓器等產(chǎn)品都有使用碳化硅期間的需求。牽引變流器作為機車大功率交流傳動系統(tǒng)的核心裝備，能夠極大地發(fā)揮碳化硅器件高溫、高頻和低損耗的特性，提高裝置的應用效率，進一步提升整體效能。近年來，隨著碳化硅襯底技術的持續(xù)發(fā)展，碳化硅器件在軌道交通中的應用占比也在持續(xù)提升，2018年我國軌道交通中，碳化硅有關器件的占比僅為2%左右，預計到2030年，碳化硅有關器件的占比將達到30%左右，到2040年占進一步提升，達到70%左右。隨著碳化硅功率器件在軌道交通中的應用占比持續(xù)提升，所發(fā)揮的功效也越來越大，未來在軌道交通不斷革新下，碳化硅功率器件適應市場需求，也將不斷完善和升級。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（www.thewallstreetmoneymachine.com）發(fā)布的《中國襯底材料行業(yè)發(fā)展動態(tài)及市場需求潛力報告》。智研咨詢是中國領先產(chǎn)業(yè)咨詢機構，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。