第三代半导体，是指使用碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石（C）、氧化锌（ZnO）等宽禁带材料制造的半导体，目前市场上主要集中在碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）两个领域。与第一代和第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，是功率半导体性能升级的主要选择。其中，碳化硅（SiC）器件具备耐高压、低损耗和高频三大优势，可以满足高温、高压、大功率等条件下的应用需求，广泛应用于新能源汽车、光伏、工控等领域；氮化镓（GaN）器件具备高开关频率、耐高温、低损耗等优势，可用于制作功率、射频、光电器件，广泛应用于消费电子、新能源车、国防、通信等领域。
碳化硅产业链主要包括衬底、外延、器件制造（设计、制造、封测）三大环节。从工艺流程上看，首先由碳化硅粉末通过长晶形成晶碇，然后经过切片、研磨、抛光、清洗后得到基片，即碳化硅衬底，作为后续外延生长的物理支撑和热管理载体；碳化硅衬底经过外延生长，即表面通过化学气相沉积（CVD）或分子束外延（MBE）技术生长一层单晶薄膜，形成外延片；外延片经过光刻、清洗、刻蚀、离子注入、沉积、金属钝化等步骤加工成碳化硅晶圆（芯片），再经过切割、减薄、封装、测试，形成碳化硅器件（多个器件可封装为模块）；碳化硅器件及模块通过验证后，可进入应用环节。从完整的产业链来看，上游为衬底及外延片等原材料生产，以及碳化硅生产设备；中游为器件制造，按照应用领域不同，可以分为功率分立器件、微波射频器件；下游为市场终端应用，主要包括电动汽车、新能源、工业控制、轨道交通、卫星雷达、通信基站、消费电子（AI 眼镜）等。
展开剩余77%从价值链来看，材料是碳化硅产业链的技术核心。目前衬底、外延片成本分别占碳化硅器件的47%、23%，合计约70%，后道的设计、制造、封测环节占30%。碳化硅衬底制造是碳化硅产业链技术门槛最高、价值量最大的环节。
碳化硅器件市场格局（一）市场规模
据Yole Group 在2024 年9 月发布的报告，全球碳化硅功率器件市场规模在2023 年已达27.46 亿美元，其中新能源汽车应用占比超70%，核心器件涵盖主驱逆变器、OBC 车载充电机及DC/DC 转换器等关键系统。随着800V 高压架构渗透率在2024 年持续提升，叠加衬底制造良率提升带来的成本下行，行业正迎来规模化拐点，Yole 预测到2029 年全球碳化硅功率器件市场规模将攀升至98.73 亿美元，CAGR24%，其中新能源汽车应用占比有望突破80%。根据灼识咨询数据，全球碳化硅功率半导体器件市场于2020 年至2024 年呈现显著增长，销售额由2020 年的6 亿美元增至2024 年的26 亿美元，年复合增速为45.4%。预计到2029 年，全球碳化硅功率半导体器件行业的销售额将达到136 亿美元，2024 年至2029 年的年复合增速为39.9%。
全球碳化硅功率半导体器件在全球功率半导体市场中的渗透率由2020年的1.3%增至2024年的4.9%，并预计到2029 年将达到17.1%。根据日本行业调查机构富士经济在2023 年4 月的预测，到2035 年全球碳化硅功率半导体市场规模将达到5.33 万亿日元（约为455 亿美元），是2022 年的的31.2 倍，占全球功率半导体市场的比重达到40%。
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