1. SiC：第三代半導體材料，光伏逆變器應用需求前景廣闊

1.1. 光伏逆變器：光伏發(fā)電的核心器件

光伏逆變器的主要功能為將太陽電池組件產生的直流電轉化為交流電，并入電網(wǎng)或供負載使用。光伏逆變器主要由輸入濾波電路、 DC/DC MPPT 電路、 DC/AC 逆變電路、 輸出濾波 電路、核心控制單元電路組成。光伏逆變器是實現(xiàn)光伏并網(wǎng)的關鍵技術，太陽能電池組件所發(fā)的電需要通過逆變器的處理才能對外輸出，此外光伏變器還能夠實現(xiàn)與電網(wǎng)的交互，使 光伏發(fā)電系統(tǒng)能獲得最大輸出效率，并能夠判斷及處理光伏系統(tǒng)故障。

光伏逆變器根據(jù)技術路徑不同可分為集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器。集中式逆 變器是將很多并行的光伏組串連到同一臺集中逆變器的直流輸入端，完成最大功率峰值跟蹤 以后，再經過逆變后并入電網(wǎng)。集中式逆變器單體容量通常在 500kW 以上，單體功率高、 成本低、電能質量高，但最大功率跟蹤電壓范圍較窄、組件配臵靈活性較低、發(fā)電時間短， 需要與光伏組串實現(xiàn)良好的匹配性，一旦出現(xiàn)多云、部分遮陰或單個組串故障，將影響整個 光伏系統(tǒng)的效率和電產能。集中式逆變器主要適用于光照均勻的集中性地面大型光伏電站等。

組串式逆變器是對幾組（一般為 1-4 組）光伏組串進行最大功率峰值跟蹤后再逆變并入交流 電網(wǎng)，一臺組串式逆變器可以有多個最大功率峰值跟蹤模塊。組串式逆變器的單體容量一般 在 100kW 以下，體積小、重量輕，其優(yōu)點是不同的最大功率峰值跟蹤模塊的組串間可以有電壓和電流的不匹配，當有一塊組件發(fā)生故障或者被陰影遮擋，只會影響其對應的最大功率 峰值跟蹤模塊少數(shù)幾個組串發(fā)電量，對系統(tǒng)整體沒有影響。組串式逆變器主要應用于分布式 光伏發(fā)電系統(tǒng)。

微型逆變器是對每塊光伏組件進行單獨的最大功率峰值跟蹤，再經過逆變以后并入交流電網(wǎng)。微型逆變器的單體容量一般在 1kW 以下，其優(yōu)點是可以對每塊組件進行獨立的最大功率跟 蹤控制，相比集中式逆變器和組串式逆變器，在部分遮陰或者組件性能差異的情況下能獲得 更高的整體效率。

目前市場中主要以集中式逆變器和組串式逆變器為主，集中式逆變器原占比最高，近年來隨 著技術的不斷進步，組串式逆變器成本迅速下降，逐漸接近于集中式逆變器成本，市場份額 得到進一步提升。

光伏逆變器根據(jù)輸出交流電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器；根據(jù)應用在并網(wǎng)發(fā) 電系統(tǒng)或離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，可分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器；根據(jù)是否含有隔離變壓器，可 分為隔離型逆變器和非隔離型逆變器，其中隔離型逆變器可以根據(jù)工作頻率分為工頻和高頻 兩種，非隔離型逆變器根據(jù)構成不同可以分為單級和多級兩種。

1.2. 儲能逆變器：儲能行業(yè)中的關鍵器件

儲能是能源革命的重要環(huán)節(jié)，日益受到廣泛關注。儲能可以起到削峰填谷，提高風、光等可再生能源的消納水平，基于化石能源的不可再生性，儲能對全球能源轉型至關重要。隨著儲 能成本的逐年下降，技術不斷進步，儲能在全球范圍內越來越受到重視。

儲能逆變器能夠實現(xiàn)儲存和輸出電能的雙向過程，是儲能行業(yè)中的關鍵器件。在陽光充足的 情況下，光伏所發(fā)的電能優(yōu)先供本地負載使用，多余的能量存儲到蓄電池，電能仍有富余時 可選擇性并入電網(wǎng)；當光伏所發(fā)電能不足時，蓄電池放電提供電能供本地負載使用。儲能逆 變器集成了光伏并網(wǎng)發(fā)電和儲能電站的功能，通過波谷儲存電能，波峰輸出電能，可以克服 光伏組件受天氣變化發(fā)電不穩(wěn)定的缺點，提高電網(wǎng)品質和電網(wǎng)利用率。

光伏儲能逆變器根據(jù)是否與電網(wǎng)連通分為并網(wǎng)型光伏儲能和離網(wǎng)型光伏儲能，其中以并網(wǎng)型 光伏儲能為主。在并網(wǎng)應用上，根據(jù)儲能系統(tǒng)所處發(fā)、輸、配、用不同環(huán)節(jié)，可以分為發(fā)電 側儲能、配電側儲能和用電側儲能。發(fā)電側儲能主要解決可再生能源并網(wǎng)發(fā)電的波動性和消 納問題，配電側儲能則主要實現(xiàn)調峰調頻功能，發(fā)電側和配電側儲能系統(tǒng)應用通常具有容量 大、占地面積大、投資成本高等特點，主要應用于大型集中式地面電站和電網(wǎng)變電站等領域。用電側光伏儲能可分為戶用光伏儲能和工商業(yè)光伏儲能，主要用于提升發(fā)電收益、降低用電成本。近年來用電側光伏儲能系統(tǒng)的安裝呈上升趨勢，未來隨著儲能電池價格的下降，上述 進程將逐步加快。

1.3. 目前光伏逆變器主要采用硅基 IGBT 方案

IGBT 廣泛應用于光伏逆變器中，占逆變器價值量的 20%-30%。以往光伏逆變器中的功率器 件一般采用 MOSFET，而 MOSFET 的通態(tài)電阻會隨著電壓的升高而增大，增加開關損耗， 逐漸不適合使用于高壓大容量的系統(tǒng)中。IGBT 因其通態(tài)電流大、耐高壓、電壓驅動等優(yōu)良 特性，在中、高壓容量的系統(tǒng)中更具優(yōu)勢，目前已逐漸取代 MOSFET 作為光伏逆變器和風 力發(fā)電逆變器的核心器件。

光伏逆變器不同應用場景，選擇 IGBT 單管或 IGBT 模塊方案。單臺集中式光伏逆變器的功 率范圍通常為 600-1000kW，將多臺光伏逆變器并聯(lián)后，功率可達 3000kW，由于其功率較 高，多采用 IGBT 模塊。單相組串逆變器額定功率一般低于 15kW，大多使用 IGBT 單管；三相組串式逆變器額定功率范圍廣，單臺功率為 5-200kW，需要根據(jù)具體情況選擇 IGBT 單 管或模塊；微型逆變器的主要應用場景為小功率、組件級別的分布式光伏發(fā)電場景，功率一 般為 1kW 以下，通常采用 IGBT 單管方案。

光伏逆變器中，IGBT 需要和快恢復二極管配合使用。由于大多數(shù)負載呈感性，在 IGBT 關斷瞬間會產生較高的反向電壓，有可能擊穿 IGBT，通過將 IGBT 與二極管并聯(lián)，可以為感性 負載提供續(xù)流回路，從而起到保護 IGBT 的作用。由于普通 PN結二極管電荷存儲效應的存在，在 N區(qū)積累的空穴和在 P 區(qū)積累的電子在反向電壓作用下移動和返回需要時間，產生反 向恢復時間（trr），這在一定程度上會帶來反向恢復損耗、影響開關頻率。

快恢復二極管（FRD） 的內部結構是在 P 型硅材料與 N 型硅材料之間加入一層低摻雜的本征半導體層（基區(qū) I）構 成 PIN 結型二極管，由于基區(qū)很薄，反向恢復電荷很小，能夠大大減少反向恢復時間、提高 開關速度，另一方面可降低瞬間正向壓降、提高反向擊穿電壓。FRD 還存在軟恢復的特性， 能夠減少電流震蕩和電磁干擾，并能起到迅速轉換導通與截止的作用，可提高元器件使用頻 率并平穩(wěn)電流。

隨著對 IGBT 開關速度、功耗、可靠性等性能要求的提升，IGBT 與 FRD 匹配技術有助于降 低能耗、增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性并減少射頻和電磁干擾。此外，通過合理設計 IGBT 芯 片結構與 FRD 的技術參數(shù)，有助于降低 IGBT 模塊正向導通壓降、減少開關損耗、形成更好 的動態(tài)抗沖擊性。

1.4. 光伏逆變器行業(yè)國內企業(yè)市場份額持續(xù)提升

近年來光伏逆變器市場格局發(fā)生巨大變化，國內廠商的市場份額不斷提升。2009 年全球逆變器 市場主要被 SMA、Fronius、Kaco、ABB、Schneider 等歐洲廠商占據(jù)，根據(jù) Wood Mackenzie 數(shù)據(jù)，2020 年在全球逆變器出貨排名前十中，有六家來自中國的供應商，分別是華為、陽光電 源、古瑞瓦特、錦浪科技、上能電氣和固德威，合計占據(jù) 60%市場份額。此外，特變電工、首航 新能源和科華數(shù)據(jù)三家中國企業(yè)也進入了排名前二十。據(jù) Wood Mackenzie 數(shù)據(jù)，華為和陽光 電源均已累計出貨超過 100GW，逐漸走向領軍地位。（報告來源：未來智庫）

2. 碳化硅物理特性優(yōu)良，滿足光伏逆變器對高效率、高功率密度、高可靠性的要求

2.1. 光伏逆變器向高效率、高功率密度、高可靠性等方向發(fā)展

為降低用電成本，光伏逆變器需不斷提高運行效率。2019 年國家發(fā)改委、能源局推出光伏 發(fā)電無補貼平價上網(wǎng)的政策，國內光伏市場的平價上網(wǎng)序幕拉開。用戶側平價的實現(xiàn)要求光 伏發(fā)電成本低于售電價格，根據(jù)光伏十三五規(guī)劃，2020 年電價為 2015 年的 50%以下。另 一方面，國內外光伏逆變器企業(yè)競爭激烈，國內逆變器企業(yè)在產品、技術和解決方案都已逐 漸趕超國外。若國內企業(yè)開拓海外市場并保持領軍地位，需大幅度降低系統(tǒng)度電成本，增強 自身技術優(yōu)勢，高效發(fā)電是未來光伏逆變器的發(fā)展方向。

光伏逆變器生命周期短于光伏組件，需持續(xù)提高使用壽命和可靠性。目前光伏組件的使用壽 命一般在 25 年左右，而光伏逆變器的使用壽命為 10 年左右。未來，光伏逆變器將致力于降 低逆變器故障率，從而延長逆變器壽命、提高光伏系統(tǒng)的整體使用時間，以減少替換光伏逆 變器的成本并降低系統(tǒng)全生命周期內每一度電的單位成本。

光伏逆變器需提高功率密度，減少體積和重量，以降低安裝和維護成本。設備功率密度的提 升可推動設備模塊化設計，使設備間的通用標準接口能實現(xiàn)無障礙互聯(lián)，并在不同場景內自 由搭配，關鍵器件的模塊化使設備維修能通過插拔替換完成，免去了專家維護，降低了運維 成本。功率密度的提高還可減少體積和重量，便于安裝人員維護。

2.2. 碳化硅可有效提升光伏逆變器性能

碳化硅二極管恢復損耗小且不易受到電流、溫度影響，可提高光伏逆變器發(fā)電效率。Si 基 PN 結功率二極管在從關斷狀態(tài)到正向導通狀態(tài)的過渡過程中，其正向電壓會隨著電流的上升出現(xiàn)一個過沖，然后逐漸趨于穩(wěn)定。SiC 肖特基二極管由于不存在電導調制效應,只受寄生 電感的影響,通過工藝改進能夠基本實現(xiàn)零正向恢復電壓，Si 基快恢復二極管是雙極型器件， 存在電導調制效應，反向恢復時間較長。SiC 肖特基二極管的反向電流尖峰較小，反向恢復 時間較短，反向恢復損耗也要小得多，且 SiC 肖特基二極管的反向恢復特性幾乎不隨溫度、 正向電流變化，而 Si 基 PN結快恢復二極管的反向恢復電流尖峰和反向恢復時間均隨溫度、 正向電流的升高而惡化。

相比于硅基 IGBT，SiC MOS 具有更低的導通損耗、更低的開關損耗、無 Si 器件的電流拖 尾顯現(xiàn)、高開關頻率等優(yōu)點，還有利于提高光伏逆變器使用壽命。硅基 IGBT 由于在切換時 需要等待電子和空穴重新結合以及耗散重組能量，開關速度較慢；硅基 MOSFET 雖開關速 度較快，但其在高于 300V 的開關應用中，器件的導通電阻上升。而 SiC 的高擊穿電壓意味 著它可以用來制造比硅基材料電壓高得多的 MOSFET，同時保留了低壓硅器件的快速開關速 度優(yōu)勢。開關性能也相對獨立于溫度，從而在系統(tǒng)升溫時實現(xiàn)穩(wěn)定的性能。器件封裝內部產 生的溫度循環(huán)和應力交變是影響逆變器壽命的主要因素，器件環(huán)境溫度每升高 10℃，壽命減 少一半。碳化硅的高效率，意味著可以降低損耗、減少溫度循環(huán)，從而提升器件壽命。

碳化硅材料熱導率以及禁帶寬度高于硅材料，采用碳化硅器件可減小逆變器的體積和重量。開關頻率越高，無源元件的體積越小，碳化硅的高頻特性大大減小逆變器體積和重量。碳化 硅的導熱率是硅的 3.3 倍，且?guī)秾挾葹?Si的3 倍，保證碳化硅可以在更高溫度環(huán)境下工作。半導體材料的禁帶寬度決定其器件的工作溫度，材料禁帶寬度的值越大，器件的工作溫度也 就越高。

在高達 600 的溫度下，SiC 器件仍然可以正常工作。并且，碳化硅的導熱系數(shù)較高，硅在 175℃左右就無法正常運行，在 200 攝氏度時會變成導體，而 SiC 直到 1000℃左右才發(fā)生這種情況。利用碳化硅的熱特性，碳化硅器件所需的冷卻系統(tǒng)要少于等效的硅系統(tǒng)， 并在高溫下穩(wěn)定運行。根據(jù) Carbontech 數(shù)據(jù)，由于 SiC 散熱快，縮小了系統(tǒng)的冷卻結構， 采用碳化硅器件可使逆變器的體積和重量減少 40%～60％左右。（報告來源：未來智庫）

3. “光伏逆變器+儲能逆變器”雙力驅動，碳化硅市場空間廣闊

3.1. 現(xiàn)階段碳化硅 MOS 成本偏高，硅基 IGBT+碳化硅 SBD 混合方案漸成主流

3.1.1. 相比芯片結構設計，碳化硅 MOS 難點集中于制造工藝

工藝難點包括但不限于摻雜工藝、歐姆接觸、封裝材料的耐溫性等，目前國內暫時只有時代 電氣、新潔能、華潤微、瞻芯電子、基本半導體、世紀金光、泰科天潤等少數(shù)幾家公司推出SiC MOSFET 產品。

摻雜工藝：由于 SiC 材料具有牢固而穩(wěn)定的 Si-C 化合鍵，擴散溫度需要達到 2000℃左右才 能夠獲得合理的擴散系數(shù)，而此時 SiC 材料本身也會面臨不穩(wěn)定因素，因此 SiC 材料很難通 過熱擴散方法實現(xiàn)摻雜，而需要采用高溫離子注入工藝來完成摻雜。如果采用相比碳原子更 大的鋁原子進行離子注入，會因入射離子與晶格原子碰撞造成晶格損傷，而大部分碰撞后的 入射離子會隨機靜止在晶格間隙，導致離子未激活情況更為嚴重，因此為消除晶格損傷并激 活雜質離子，往往需要更高的退火溫度，對 SiC 的穩(wěn)定性同樣會帶來不利影響。因此，高溫 離子注入工藝的雜質選擇、注入濃度、退火溫度等一系列參數(shù)都需要進一步考量和優(yōu)化。

歐姆接觸：金屬與半導體間形成的歐姆接觸有助于電子的移動擴散，對于器件與外部電路的 信號轉換至關重要。歐姆接觸一直是 SiC 器件制成工藝的難點之一，其要求接觸電阻必須非 常?。ǖ陀?10 -5Ωcm2），否則將會損失系統(tǒng)效率。對于離子濃度在 1×10 19cm-3以上的 n 型 SiC，使用 Ni 基金屬作為電極材料，經過 900-1000℃退火并在過程中采用惰性氣體防氧化 可以形成歐姆接觸。對于 p 型 SiC，需采用 Al/Ni/W/Au 復合電極才可以獲得更高的熱穩(wěn)定性， 但接觸電阻仍高達 10 -3Ωcm2，存在較大改善空間。

配套材料的耐溫性：Si 器件工作溫度一般在 150℃以下，而 SiC 器件工作溫度可以達到 300℃ 以上，因此在高溫環(huán)境下傳統(tǒng)配套材料的可靠性受到挑戰(zhàn)。尋找耐高溫的電極材料、焊料、 外殼、絕緣材料、封裝材料，并進一步提升配套材料的散熱性，對 SiC MOSFET 的穩(wěn)定應 用至關重要。

3.1.2. 碳化硅 MOS 方案效率提升明顯，但成本較高，回本時間長

一個 10MW 的中型光伏電站，假設在平均有效日照時長為 5.5 小時的西北地區(qū)，一年發(fā)電量 約為 1600萬度。大型地面光伏電站的壽命通常在 20 年左右，逆變器受內部電子元器件（IGBT、 電容、電感等）所限，使用壽命一般不超過 10 年，在光伏組件的全生命周期中，至少要消 耗2個逆變器。根據(jù)陽光電源數(shù)據(jù)披露，目前我國地面光伏電站整體的系統(tǒng)效率為80%左右， 工商業(yè)光伏系統(tǒng)效率為 82%左右，戶用光伏系統(tǒng)效率為 85%左右，保守估計各類型系統(tǒng)效 率為 80%，對于一個 10MW 的電站，每年可以發(fā) 10MW * 5.5H * 365 * 80%≈1600 萬度電。

采用碳化硅方案可使發(fā)電站每年約增加 9.6 萬元收入。根據(jù) Wolfspeed 數(shù)據(jù)，使用碳化硅方 案可使得系統(tǒng)效率提高 1%-2%，功率密度提高 3 倍。假設采用新的逆變器方案后，逆變器 轉換效率提升 1.5%左右，純碳化硅方案新增年發(fā)電量是 1600*1.5%=24 萬度電，上網(wǎng)電價 按平均 0.4 元每度計算，每年約增加 24*0.4=9.6 萬元收入。

采用純碳化硅方案，短期內成本仍然較高，約需要 5-6 年回本。據(jù)產業(yè)調研，1GW 光伏逆 變器的 IGBT 模塊采購額約 2000-2500 萬元，10MW 發(fā)電站所需 IGBT 模塊約 20-25 萬元，目前碳化硅的價格大約是硅基 IGBT 的 3-4 倍，取 3.5 倍，則碳化硅功率器件的新增成本約 為 50-62.5 萬元，采用碳化硅方案后約需 5-6 年回本。

3.1.3. 硅基 IGBT+碳化硅 SBD 混合方案是現(xiàn)階段性價比較高的方案

碳化硅 SBD 工藝成熟，替換硅基 FRD 可明顯降低恢復損耗。SiC SBD 在原理上不會發(fā)生少 數(shù)載流子的積聚現(xiàn)象，只產生基本不隨溫度和正向電流而變化的小電流，因此用 SiC SBD 替換 FRD，同樣可降低恢復損耗、提高電源效率，并降低由恢復電流引發(fā)的噪音，同時可以 通過高頻化實現(xiàn)機器的小型化，可廣泛用于新能源汽車充電、電源、光伏發(fā)電系統(tǒng)等領域。據(jù) RHOM 官網(wǎng)信息，ROHM 擁有 650V/1200V TO-220ACG、TO-247N、TO-220ACP 等一 系列 SiC SBD 產品，并已發(fā)布第 3 代 SiC SBD 的 SCS3 系列，能夠提供更大的浪涌電流容 量并進一步降低正向電壓。Wolfspeed 同樣擁有種類廣泛的 SiC SBD 產品，電壓范圍覆蓋 600V/650V/1200V，Wolfspeed 官網(wǎng)顯示，公司二極管采用特殊的 MPS（合并后的 PIN 型 肖特基）設計，比標準肖特基二極管更可靠。

從性價比角度，以英飛凌為代表的行業(yè)龍頭大多采用硅基 IGBT+碳化硅 SBD 混合方案。以 英飛凌 650V 混合 SiC、IGBT 戶用光伏逆變器為例，硅基 IGBT 結合內臵 SiC 二極管，可對 二者進行電流最佳匹配，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，能在最短時間內達到系統(tǒng)效率的提升和增加開 關頻率的目的。在不變更 PCB 和電路情況下，可以實現(xiàn)單一器件的直接替換。同時，由于 器件帶來系統(tǒng)損耗減少的優(yōu)勢，可以降低散熱設計要求和成本；開關頻率提升可以有效降低 并網(wǎng)電感的尺寸和大小，減少電流諧波對電網(wǎng)的污染。

以英飛凌 650V CoolSiC? Hybrid IGBT+SiC 混合方案為例，現(xiàn)階段性價比較高。根據(jù) CASA 的統(tǒng)計，SiC SBD 實際的批量采購成交價已經降至 1 元/A 以下，耐壓 600-650V 的產 品業(yè)內批量采購價約為 0.6 元/A，約是硅基快恢復二極管的 3-4 倍，對于年發(fā)電量 1600 萬 度的 10MW 電站，使用 650V CoolSiC? Hybrid IGBT 方案，我們測算碳化硅二極管的用量 約為9230元，新增成本約6600元。根據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)披露，使用650V CoolSiC? Hybrid IGBT 方案能提升 0.3%的系統(tǒng)效率，上網(wǎng)電價按照 0.4 元/度計算，相當于采用英飛凌 650V 混合 方案每年新增 1600 萬*0.3%*0.4=1.92 萬元收入，性價比較高。

碳化硅在光伏逆變器市場的滲透率將逐步提升，預計最晚 2025 年左右，碳化硅將大規(guī)模應 用。從碳化硅成本降低的角度看，假設碳化硅成本每年降低 10%，預計到 2025 年左右碳化 硅成本有望降到目前硅基 IGBT 成本的 2 倍，同時考慮光伏發(fā)電各方面技術的提升，屆時采 用碳化硅方案有望在 2-3 年左右回本，如果同時考慮碳化硅在空間、散熱、功率密度對系統(tǒng) 整體成本的優(yōu)化，滲透進展有望加速。

3.2. 光伏發(fā)電市場維持高景氣，為碳化硅功率器件帶來持續(xù)發(fā)展動力

我國光伏發(fā)電市場持續(xù)維持高景氣度，光伏平價上網(wǎng)進一步釋放逆變器需求。發(fā)展可再生能 源是我國長期戰(zhàn)略目標，光伏發(fā)電作為重要的綠色環(huán)保發(fā)電方式，發(fā)展前景廣闊。根據(jù)國家 能源局數(shù)據(jù)，2021年我國光伏發(fā)電量為 3259 億千瓦時，同比增長 25.1%，占總發(fā)電量比重 3.9%，截至 2021年我國光伏市場新增裝機 54.88GW，累計裝機量為 306GW，我國光伏累 計裝機量連續(xù)六年居全球首位。受益于原材料成本的下降以及光伏發(fā)電技術的快速迭代，全球光伏發(fā)電成本持續(xù)下降，各國陸續(xù)進入光伏平價時代，助推光伏逆變器市場增長。

根據(jù) BNEF 統(tǒng)計，自 2007 年開始的十年時間內，光伏發(fā)電組件、光伏發(fā)電系統(tǒng)成本分別下降 88.3% 和 91.6%，度電成本累計下降約 90%，CPIA 數(shù)據(jù)顯示，在全投資模式下，2019 年地面光 伏電站在 1800/1500/1200/1000 小時等效利用小時數(shù)的 LCOE 分別為 0.28、0.34、0.42、 0.51 元/kWh，其中 1800h 的 LCOE 已經低于煤電上網(wǎng)價格，光伏發(fā)電成本的大幅下降使得 光伏發(fā)電的市場滲透率提高。

光伏市場裝機量：根據(jù) CPIA 預計，2025 年我國光伏新增裝機量為 90-110GW，樂觀情況下 年復合增長率達 18%；全球光伏新增裝機量有望達到 330GW，年復合增長率達 20%。

光伏逆變器 SiC 市場空間推算：根據(jù) CPIA 預測，2021 年-2025 年，我國光伏裝機容量持續(xù) 上漲。根據(jù)產業(yè)調研，IGBT 單位成本大約為 2000-2500 萬元/GW，SiC 方案成本是 IGBT 方案的 3.5 倍即 7000-8750 萬元/GW，假設碳化硅成本每年降低 10%。據(jù)產業(yè)調研，預計 2023 年下半年是導入碳化硅的小高潮，目前碳化硅在光伏中的滲透率是 2%，2025 年碳化 硅在光伏逆變器領域的滲透率有望達 30%-50%，取中值按 40%測算。粗略估計，2025 年全 球光伏逆變器 SiC 市場規(guī)模達到 69.96 億元。

3.3. 儲能逆變器的進一步放量為 SiC 帶來增量市場空間

儲能市場發(fā)展迅速，是新能源發(fā)電的未來趨勢。由于光伏組件容易受到天氣變化影響，儲能 可以起到削峰填谷，提高風、光等可再生能源的消納水平的作用，實現(xiàn)發(fā)電穩(wěn)定、提高電網(wǎng) 品質，因此儲能電站成為新能源改革的主要方向，各國相繼推出儲能相關政策，布局儲能產 業(yè)鏈發(fā)展。2021 年 7 月 28 日，國家能源局解讀《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》， 《指導意見》提出“十四五”期間將聚焦高質量規(guī)?；l(fā)展，以 3000 萬千瓦為基本規(guī)模目 標，并在“十五五”期間實現(xiàn)市場化發(fā)展。

儲能裝機量逐年提升，帶動儲能逆變器需求增長。根據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，我國新增儲能裝機 容量在 2025 年有望達到 87GWh，2021 年-2025 年復合增長率可達 76%，儲能裝機量的逐 年提升，帶動儲能逆變器的需求增長。根據(jù)錦浪科技 2020 年年報，2020 年全球儲能逆變器 需求達到 4.5GW 左右，保持 20%以上的增速增長，2022 年全球儲能逆變器出貨量將達到 7.1GW。

4. 碳化硅應用趨勢明確，國內企業(yè)積極布局

4.1. 國家出臺多項 SiC 產業(yè)發(fā)展鼓勵政策

第三代半導體材料是信息產業(yè)、5G 通訊、國防軍工等國家重點戰(zhàn)略領域的核心材料，近年 來，國家出臺一系列半導體產業(yè)鼓勵政策，以推動以碳化硅為代表的第三代半導體材料發(fā)展。根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的《戰(zhàn)略性新興產業(yè)分類（2018）》分類，碳化硅晶體與晶片屬于“1.2.3 高性能和關鍵電子材料制造”和“3.4.3.1 半導體晶體制造”，為國家重點鼓勵、扶持的戰(zhàn)略性新 興產業(yè)。以下政策法律法規(guī)的發(fā)布和落實利好碳化硅企業(yè)發(fā)展，碳化硅產業(yè)鏈企業(yè)可享受行 業(yè)紅利。

4.2. 國內企業(yè)積極投產，全力追趕國際龍頭

SiC 行業(yè)是技術密集型行業(yè)，對研發(fā)人員操作經驗、資金投入有較高要求。國際巨頭半導體 公司研發(fā)早于國內公司數(shù)十年，提前完成了技術積累工作。國內企業(yè)存在人才匱乏、技術水 平較低的困難，制約了半導體行業(yè)的產業(yè)化進程發(fā)展。碳化硅行業(yè)整體處于產業(yè)化初期，中 國企業(yè)與海外企業(yè)的差距相對較小。受益于中國 5G 通訊、新能源等新興產業(yè)的技術水平、 產業(yè)化規(guī)模的世界領先地位，國內碳化硅器件巨大的應用市場空間驅動上游半導體行業(yè)快速 發(fā)展，國內碳化硅廠商具有自身優(yōu)勢。

4.3. 國際光伏逆變器大廠引領碳化硅應用，陽光電源等國內公司積極跟進

國際大廠引領碳化硅在光伏逆變器中應用，國內公司積極跟進。根據(jù)光伏逆變器龍頭公司官 網(wǎng)信息，多個國際大廠已經布局了 SiC 模塊，如英飛凌、安森美、富士電機等國際大廠已經 實現(xiàn)了規(guī)?；瘧?，國內陽光電源也在 2014 年推出第一款采用 SiC MOSFET 器件的光伏逆 變器，并于 2017 年規(guī)?；瘧?。

根據(jù) 2021 年 10 月 19 日陽光電源定增公告披露，公司在碳化硅混合型三電平拓撲、高飽和 磁密的磁性元件、相變熱虹吸散熱等技術的研究和工程應用上取得重大突破，研制出高效、 高功率密度光伏逆變設備。目前陽光電源基于碳化硅 MOSFET 的逆變器原型機，功率 165kW， 功率密度做到 1.25W/cm3，開關頻率 40KHz，最高效率達到 99.2%。達到世界領先水平。根據(jù)索比光伏網(wǎng)，通過硅半導體技術和碳化硅半導體技術融合，陽光電源在 2019 年 3 月推 出功率高達 225kW 的 SG225HX 系列產品，助力中國光伏逆變器躍入“200kW+”時代，隨 后陸續(xù)有數(shù)家企業(yè)跟進，2020 年技術和產品被打磨成熟，SG320HX 系列產品上市，中國光 伏逆變器整體水平邁上新臺階。

本土光伏逆變器在全球市場持續(xù)突破，為碳化硅應用提供歷史機遇。根據(jù) SolarEdge 統(tǒng)計， 2018 年，華為在全球逆變器市場的份額達 22%，市占率位列全球第一，據(jù)陽光電源 2020 年 報披露，公司 2015 年起出貨量首次超越連續(xù)多年排名全球發(fā)貨量第一的歐洲公司，已批量 銷往德國、意大利、澳大利亞、美國、日本、印度等 150 多個國家和地區(qū)。因此，在國內 光伏逆變器的市場占有率不斷提升，碳化硅器件勢必將優(yōu)先使用國產替代，國產碳化硅市場 迎來新的歷史機遇。

5. 重點公司分析

5.1. 斯達半導

公司業(yè)務涵蓋了 IGBT、快恢復二極管等功率芯片和 IGBT、MOSFET、SiC 等功率模塊的設 計、工藝研發(fā)、產品測試、產品應用等，使用自主芯片和工業(yè)級和車規(guī)級功率模塊已在工業(yè) 控制及電源、新能源汽車、新能源發(fā)電等行業(yè)實現(xiàn)規(guī)?；瘧谩?jù)公司 2021 年報半年報， 公司 SiC 模塊產品在機車牽引輔助供電系統(tǒng)、新能源汽車行業(yè)控制器、光伏行業(yè)得到進一步 的推廣應用，新增多個使用全 SiC MOSFET 模塊的新能源汽車 800V 系統(tǒng)的主電機控制器 項目定點。據(jù)公司 2021 年度非公開發(fā)行 A 股股票預案，2021 年公司定增募集資金不超過 35 億元，擬將 5 億元募集資金投入 SiC 芯片研發(fā)及產業(yè)化項目，項目建設周期 3 年，達產 后將形成 6 英寸 SiC 芯片 6 萬片/年的生產能力，有助于公司搶抓新能源汽車市場機遇，進 一步完善產品結構和產能布局，鞏固和提升市場地位。

5.2. 時代電氣

公司主要從事軌道交通裝備產品的研發(fā)、設計、制造、銷售并提供相關服務，具有“器件+ 系統(tǒng)+整機”的產業(yè)結構，產品主要包括以軌道交通牽引變流系統(tǒng)為主的軌道交通電氣裝備、 軌道工程機械、通信信號系統(tǒng)等。同時，公司還積極布局軌道交通以外的產業(yè)，在功率半導體器件、工業(yè)變流產品、新能源汽車電驅系統(tǒng)、傳感器件、海工裝備等領域開展業(yè)務。

公司 科創(chuàng)板招股書披露，公司SiC器件主要包含SiC SBD、SiC MOSFET 以及SiC模塊：SiC SBD 芯片覆蓋 650V-3300V 電壓等級，可應用于高頻/大功率密度系統(tǒng)；第 1 代 SiC MOSFET 技術應用于 1200V -3300V 電壓等級，可滿足鐵路運輸、船舶運輸、智能電網(wǎng)等高壓領域需求，第 2 代 SiC MOSFET 技術應用于 650V -1200V 電壓等級，可滿足新能源汽車、風力發(fā) 電、光伏逆變等領域需求；SiC 模塊覆蓋 1200V-3300V 電壓等級，樣品已小批量在軌道交通、 新能源領域驗證應用。

5.3. 新潔能

公司為國內領先的半導體功率器件設計企業(yè)，主要產品包括 MOSFET 和 IGBT 等半導體芯 片和功率器件，廣泛應用于消費電子、汽車電子、工業(yè)電子、新能源汽車/充電樁、智能裝備 制造、物聯(lián)網(wǎng)、5G、光伏新能源等領域。公司擁有約 1500 款細分型號產品，覆蓋 12V-1700V 電壓范圍、0.1A-450A 電流范圍，系列齊全、技術先進，目前已進入比亞迪、寧德時代、大 疆創(chuàng)新、中興通訊、富士康、TTI、陽光電源、德業(yè)股份、拓邦股份、長城汽車、華寶能源 等下游知名客戶供應鏈。

公司積極布局 SiC/GaN 寬禁帶半導體功率器件產品，據(jù)公司 2021 年年報，2021 年公司 1200V 新能源汽車用 SiC MOS 平臺開發(fā)進行順利，1200V SiC MOSFET 首次流片驗證完成，產品部分性能達到國內先進水平，產品綜合特性及可靠性尚處 于驗證評估階段。2021 年 11 月 12 日公司發(fā)布公告，擬募集資金總額不超過 145,000.00 萬 元，擬投入募集資金 20,000 萬元用于第三代半導體 SiC/GaN 功率器件及封測的研發(fā)及產 業(yè)化項目，提升公司核心競爭力以及國內外市場地位。

5.4. 揚杰科技

揚杰科技成立于 2006 年，總部位于揚州市，是國內少數(shù)集半導體分立器件芯片設計制造、 器件封裝測試、終端銷售與服務等產業(yè)鏈垂直一體化（IDM）的杰出廠商。公司主營產品為 各類電力電子器件芯片、MOSFET、IGBT 及碳化硅 SBD、碳化硅 JBS、大功率模塊、小信 號二三極管、功率二極管、整流橋等，在多個細分市場占有領先的市場地位，據(jù)公司 2021 年半年報，公司已連續(xù)數(shù)年入圍由中國半導體行業(yè)協(xié)會評選的“中國半導體功率器件十強企 業(yè)”前三強。據(jù)公司 2020 年年報，公司現(xiàn)已成功開發(fā)并向市場推出碳化硅模塊及 650V 碳化硅 SBD 全系列產品，1200V 系列碳化硅 SBD 及碳化硅 MOS 也已取得突破，公司將持續(xù) 推進碳化硅功率器件產品的研發(fā)投入，緊跟技術前沿，完善半導體功率器件全系列產品的一 站式供應。

5.5. 宏微科技

公司主要從事以 IGBT、FRED 為主的功率半導體芯片、單管、模塊和電源模組的設計、研 發(fā)、生產和銷售，IGBT、FRED 單管和模塊的核心是 IGBT 芯片和 FRED 芯片，公司擁有自 主研發(fā)設計市場主流 IGBT 和 FRED 芯片的能力。目前，公司產品已涵蓋 IGBT、FRED、 MOSFET 芯片及單管產品 100 余種，IGBT、FRED、MOSFET、整流二極管及晶閘管等模 塊產品 400 余種，產品性能與工藝技術水平處于行業(yè)先進水平。經過多年的積累，公司已擁 有較為豐富的優(yōu)質客戶資源，與臺達集團、匯川技術、佳士科技、奧太集團、蘇州固锝、盛 弘股份、英可瑞、科士達等行業(yè)龍頭或知名企業(yè)客戶建立了較為穩(wěn)定的配套合作關系。

5.6. 三安光電

公司主要從事化合物半導體所涉及的部分核心原材料、外延片生長和芯片制造，是產業(yè)鏈的 核心環(huán)節(jié)，也是附加值高的環(huán)節(jié)，屬于技術、資本密集型的產業(yè)。據(jù)公司 2021 年半年報， 公司作為國內產銷規(guī)模首位的化合物半導體生產企業(yè)，多年來持續(xù)加大研發(fā)投入，積極提升 核心競爭力，不斷推出新產品，穩(wěn)步提高國內外市場份額，持續(xù)優(yōu)化客戶結構，鞏固化合物半導體龍頭企業(yè)的優(yōu)勢地位。

公司 2021 年半年報披露，碳化硅二極管 2021 年上半年新開 拓客戶 518 家，出貨客戶超過 180 家，超過 60 種產品已進入量產階段，在服務器電源、通信電源、光伏逆變器、充電樁、車載充電機、家電等細分應用市場標桿客戶實現(xiàn)穩(wěn)定供貨， 并與國際標桿客戶達成戰(zhàn)略合作，海外市場已有所突破。碳化硅二極管已有 2 款產品通過車 載認證并送樣行業(yè)標桿客戶，處于小批量生產階段。碳化硅 MOSFET 工業(yè)級產品已送樣客 戶驗證，車規(guī)級產品正配合多家車企做流片設計及測試。

5.7. 天岳先進

公司成立于 2010 年，主營業(yè)務是寬禁帶半導體(第三代半導體)碳化硅襯底材料的研發(fā)、生產 和銷售，主要產品包括半絕緣型和導電型碳化硅襯底，可應用于微波電子、電力電子等領域。經過十余年的技術發(fā)展，公司已掌握涵蓋了設備設計、熱場設計、粉料合成、晶體生長、襯 底加工等環(huán)節(jié)的核心技術，自主研發(fā)了不同尺寸半絕緣型及導電型碳化硅襯底制備技術。據(jù) 公司 2021 年年報，截至 2021 年 12 月末，公司擁有授權專利 415 項，其中境內發(fā)明專利 98 項，境外發(fā)明專利授權 5 項，是國家知識產權優(yōu)勢企業(yè)。根據(jù)國際知名行業(yè)咨詢機構 Yole 的統(tǒng)計，2019 年及 2020 年公司已躋身半絕緣型碳化硅襯底市場的世界前三。公司于 2022 年 1 月份科創(chuàng)板上市，將進一步加大導電型襯底的投資擴產力度。

5.8. 露笑科技

據(jù)公司 2021 年半年報披露，報告期內，公司主要從事碳化硅業(yè)務、光伏發(fā)電業(yè)務、漆包線 業(yè)務。據(jù)公司投資者關系活動記錄表，對于 6 英寸碳化硅導電型襯底產品，公司技術團隊能 夠全面掌握各工藝參數(shù)的優(yōu)值，據(jù)公司 2022 年 2 月 17 日投資者關系活動記錄表，公司目前已有 112 臺長晶爐安裝完畢，到 2022 年 6 月底公司將有 224 臺長晶爐投入生產，年產能擴 大到 10 萬片，核心應用領域為光伏和汽車電子，目前已針對下游 SBD 應用場景形成銷售， 針對 MOS 應用場景的碳化硅襯底已進入送樣認證階段，品質處于第一梯隊。未來公司將繼 續(xù)提高產品良率、降低生產成本，持續(xù)研發(fā)加工新工藝、新技術，并進一步研究開發(fā) 8 英寸 碳化硅襯底片，以增強市場競爭力。隨著碳化硅項目的逐步投產，公司將充分受益于碳化硅 行業(yè)的高景氣度，實現(xiàn)業(yè)績增長。

5.9. 鳳凰光學

公司主要從事光學產品業(yè)務、智能控制器產品業(yè)務以及鋰電芯產品業(yè)務。在光學領域，公司 已成為集研發(fā)、設計、制造一體化的精密加工、光學組件國內重要供應商；在智能控制器領 域，公司提供控制器設計、制造、測試、認證的一站式服務，是眾多國際一流企業(yè)的長期核心供應商；在鋰電芯領域，公司生產的鋰電芯產品主要應用于功能手機及智能手機售后更換 電池市場。

據(jù)公司 2021年年報，報告期內公司籌劃重大資產重組，擬發(fā)行股份購買國盛電子、普興電子 100%股權。據(jù)公司發(fā)布的重大資產出售及發(fā)行股份購買資產并募集配套資金暨關聯(lián)交易預案（修訂稿），國盛電子成立于 2003 年，經營范圍包含半導體材料、電子元器 件、集成電路芯片、電子產品相關業(yè)務，2020 年實現(xiàn)營業(yè)收入 7.05 億元；普興電子成立于 2000 年，主要從事集成電路外延材料、電子產品材料及相關部件等業(yè)務，2020 年實現(xiàn)營業(yè) 收入 7.09 億元。重組完成后公司將注入半導體外延材料領域的優(yōu)質資產，實現(xiàn)業(yè)務板塊的 進一步擴張，提升核心競爭力。