碳化硅器件：新能源汽车之外的行业应用前景如何？

本篇文章的部分核心观点、图表及数据，出自上海证券于2024年7月2日发布的报告《天岳先进研究报告：四大核心竞争力护航，本土碳化硅衬底龙头开启扩张新征程》，如需获得原文，请前往文末下载。

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料的代表，以其在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面的显著优势，满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求。碳化硅器件在新能源汽车、5G通讯、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等多个领域展现出广泛的应用潜力。随着技术进步和成本下降，碳化硅器件的市场规模和应用领域将持续扩大。

关键词：碳化硅器件、应用前景、新能源汽车、5G通讯、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天。

1. 碳化硅器件在5G通讯领域的应用

5G技术的高频、高速、高功率的特点对功率放大器的高频性能和高功率处理能力提出了更高要求。碳化硅基氮化镓射频器件结合了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，突破了砷化镓和硅基LDMOS器件的固有缺陷，满足了5G通讯的需求。随着全球5G通讯技术的发展和推广，5G基站建设将为射频器件带来新的增长动力。据Yole Development预测，2025年全球射频器件市场将超过250亿美元，其中射频功率放大器市场规模将从2018年的60亿美元增长到2025年的104亿美元。

2. 碳化硅器件在光伏发电领域的应用

在光伏发电领域，碳化硅材料的低导通电阻、低栅极电荷和低反向恢复电荷特性，使得基于碳化硅的光伏逆变器能够将转换效率从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。这有助于缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本。随着光伏电站直流端电压等级的提升，碳化硅功率器件的性能优势更加凸显，市场规模有望持续扩大。预计到2026年，光伏用第三代半导体市场空间将接近20亿元，五年CAGR超过30%。

3. 碳化硅器件在轨道交通领域的应用

轨道交通车辆中大量应用功率半导体器件，如牵引变流器、辅助变流器等。碳化硅器件的高温、高频和低损耗特性，使其在轨道交通领域具有明显优势。例如，日本新干线N700S已经在牵引变流器中使用碳化硅功率器件，大幅降低整车的重量，实现更高的运载效率和降低运营成本。随着碳化硅器件容量的提升，全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。

总结

碳化硅器件凭借其在高温、高压、高频等方面的优异性能，在新能源汽车之外的多个行业中展现出巨大的应用潜力。特别是在5G通讯、光伏发电和轨道交通等领域，碳化硅器件的应用正推动着行业技术的升级和市场规模的扩大。随着技术的进步和成本的降低，预计碳化硅器件将在更多领域得到广泛应用，成为推动现代工业发展的关键材料之一。