Wolfspeed对国产SiC的启示（二）

全球碳化硅电力电子市场规模（百万美元）：

数据来源：Yole，东吴证券研究所

全球碳化硅下游应用领域（2020年）：

数据来源：Yole，东吴证券研究所

电动车

新能源汽车销量及渗透率快速提升，是碳化硅市场的重要驱动力。能源安全、“双碳”、工业自主三大诉求叠加，新能源汽车迎来市场驱动拐点，进入非线性增长新阶段。

据中汽协和乘联会数据，2021全年新能源汽车累计销售352.1万辆，同比增长158%，渗透率达14.8%，较2020年提升9 pct。展望2022年，据中科院院士欧阳明高预测，新能源汽车全年销量有望达到500万辆，市场渗透率超过20%。新能源汽车作为碳化硅的重要应用终端，拉动市场规模快速增长。

碳化硅优越特性加持，伴随价格进一步下降，有望加速渗透新能源车产业链。

• 碳化硅材料耐高频、易散热、高电流密度、低功率损耗，能够解决新能源汽车轻量化、续航里程、高电平要求等需求痛点，目前主要用于主逆变器，搭载碳化硅功率模块，部分用于OBC和DC/DC，搭载单管器件。
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• 此前影响碳化硅器件放量的主要约束为成本经济性问题，现今随着晶圆生产制造成本下行、与硅基器件价差持续缩小，同时若考虑散热系统成本节约、空间节约、电驱系统性能提升和整车价值跃升等附加价值，碳化硅器件已具有一定竞争优势。

中国新能源车销量及增速：

数据来源：中汽协，乘联会，东吴证券研究所

碳化硅在新能源车中不同环节的应用：

数据来源：罗姆公司，各车企年报，东吴证券研究所

自特斯拉Model 3首次使用碳化硅以来，碳化硅越来越受到新能源汽车市场青睐。

特斯拉在2018年发布的Model 3首次采用了意法半导体供应的碳化硅MOSFET器件，被视为碳化硅上车的风向标事件。随后，比亚迪、吉利、现代、广汽、小鹏等车企都发布了搭载800V高电压平台的车型，部分车企已经将量产时点定在2022年。

国内2020年发布的比亚迪汉纯电动高性能四驱版成为国内首款采用自研碳化硅模块的车型，功率密度提升了一倍。通用、丰田、一汽等亦提出了采用碳化硅产品的规划。随着碳化硅器件持续降本，更多车型有望使用碳化硅。

碳化硅应用于新能源车的优势：

数据来源：英飞凌，东吴证券研究所

搭载碳化硅的新能源车型梳理：

数据来源：各公司公告，东吴证券研究所

碳化硅市场规模测算：随着新能源车销量增长，以及碳化硅在各品牌车中的渗透率提升，碳化硅市场呈现快速增长。仅考虑中国新能源车市场，预计从2020的14.6亿元增长到2024年的164.7亿元，年均复合增长率达83.2%。

中国新能源车碳化硅市场规模测算（百万人民币）：

数据来源：比亚迪、特斯拉、蔚来等年报，中汽协，各公司公告，东吴证券研究所测算

光伏

全球光伏新增装机容量持续上升，碳化硅应用市场空间广阔。随着光伏投资成本的下降及发电效率的提升，近年来光伏发电呈高速发展态势，2011至2020年装机容量复合增长率达到28.9%。

• 根据国际能源署（IEA）数据显示，2020年全球光伏累计装机容量达到760.4GW，占全球新增发电装机的三分之一。
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• 据IEA预估，2021年全球光伏装机容量新增156.1GW，为达到2050年净零排放，2020年-2030年的全球太阳能光伏年均增量须达到422GW。

碳化硅主要应用于光伏逆变器，可提升转换效率、降低系统成本，有望高速渗透光伏市场。基于硅基器件的传统逆变器成本虽较低（仅占系统10%左右），却是系统能量损耗的主要来源之一。

• 而碳化硅材料的击穿电压是传统硅的十倍以上，同时具有更高的热导率、更低的导通电阻、栅极电荷，能够承受更高的电压和电流，同时保留了低压硅器件的开关频率优势，确保高转换效率，实现双赢。
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• 数据显示，在光伏逆变器中使用碳化硅功率器件可使转换效率从96%提升至99%以上，能量损耗降低50%以上，大幅提高设备循环寿命，降低生产成本。据CASA预测，到2048年，光伏逆变器中碳化硅功率器件占比可达85%。

全球光伏新增装机量及增速：

数据来源：IEA，东吴证券研究所

碳化硅应用于光伏领域的优势：

数据来源：天科合达招股书，阳光电源，东吴证券研究所

经我们测算，碳化硅在光伏领域应用潜在成长空间较大。碳化硅在光伏领域中主要应用于组串式光伏逆变器和集中式光伏逆变器。我们参考CIIA光伏逆变器中的组串式和集中式的占比、CASA预测的碳化硅在光伏逆变器的渗透率，测算全球光伏领域碳化硅市场规模，2025年有望达到75.4亿人民币。

全球光伏用碳化硅市场规模测算（2020-2025E）：

数据来源：前瞻产业研究院，东吴证券研究所测算

轨交

牵引变流器是机车大功率交流传动系统的核心装备，碳化硅器件由于具有高温、高频和低损耗特性，能够降低牵引变流器综合能耗，提升系统的整体效能，符合轨道交通大容量、轻量化和节能的应用需求。

• 据西门子为期一年的碳化硅技术测试成果，碳化硅电车在操作过程中噪音水平较低，且能源消耗减少约10%；经装车试验测试，中车株洲所与深圳地铁集团联合研发的地铁列车全碳化硅牵引逆变器在节能化方面表现优异，同比硅基IGBT牵引逆变器的综合能耗降低10%以上，中低速段噪声下降5分贝以上，温升降低40℃以上。

碳化硅在轨道交通已有大量应用案例：

• 截至2021年12月，国内已有至少8条列车线路采用了碳化硅技术，日本、欧洲的轨交牵引系统也大面积采用了碳化硅，仅2021年下半年，日本推出了搭载碳化硅车载设备、主电路设备的E131 Series 500系列列车；
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• 搭载碳化硅牵引变流器的德国慕尼黑Avenio有轨电车已通过测试，正式投入使用；欧洲PINTA项目将重点在双系统有轨电车中使用碳化硅，有望在整个欧洲推广；
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• 此外，碳化硅逐步进入高铁领域，如日本N700S新干线、西门子Velaro列车已引入碳化硅；2019年底，Cree与ABB宣布达成合作，助力Wolfspeed进入高铁等市场。

节能、高效助推碳化硅渗透，政策环境积极助力。根据中国城市轨道交通协会的数据，如果全国城轨全面采用碳化硅，仅2019年就可节省15.26亿度电，节省的电量足够整个北京的轨道交通使用。

• 碳化硅渗透轨道交通得到政策支持，2021年8月，交通运输部提出和发布的预期成果包括：形成碳化硅器件应用技术路线及电力电子变压器应用技术路线；通过3-5年时间，在动车和城轨牵引系统中完成碳化硅MOSFET装车应用。

据我们测算，仅在轨交牵引变流器领域，2025年全球碳化硅器件市场规模将达到33.8亿元，5年CAGR为29.2%；到2025年，中国轨交牵引系统碳化硅器件市场规模将达到11.3亿元，5年CAGR为29.5%。

碳化硅在轨交领域的应用：

数据来源：第三代半导体风向，东吴证券研究所

轨交牵引变流器领域碳化硅市场规模测算：

数据来源：智研咨询，东吴证券研究所

充电桩

我国充电基础设施产业持续高速增长，碳化硅应用前景广阔。中国充电桩市场规模在2015年至2020年总体呈增长趋势，由2015年的12.5亿元增长到2020年的65.3亿元，CAGR达到39.2%。

• 根据中国充电联盟统计数据，截至2021年12月，全国充电基础设施保有量达261.7万台，联盟内成员单位总计上报公共类充电桩114.7万台，同比增长56.4%，其中直流充电桩47.0万台，同比增长52.1%。碳化硅主要应用于直流充电桩中，其高功率能够提升充电效率、缩短充电时间，有望实现加速渗透。

2016年至2020年中国新能源车桩比逐步改善，碳化硅在充电桩的市场规模预计随新能源车增长快速放量。