SiC晶圆与硅晶圆成本比较分析报告

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，凭借其优异的物理特性（高导热性、高击穿电压、高开关频率）正在新能源汽车、功率电子和可再生能源等领域加速渗透[1][2]。然而，SiC晶圆的高成本一直是阻碍其大规模应用的主要障碍。本报告基于最新市场数据，系统分析SiC晶圆与硅晶圆的成本结构差异、价格变化趋势及影响因素。

根据行业数据，SiC晶圆与硅晶圆之间存在显著的价格差距[3]：

晶圆类型	尺寸	价格（美元/片）	价差倍数
SiC衬底	6英寸	450-500（2024年底）	约10倍
硅晶圆	6英寸	约50美元以下	基准

需要特别指出的是，2021年6英寸SiC衬底价格曾高达900美元/片以上，而同期6英寸硅片价格不足50美元/片[3]。经过2024年约30%的降价后，6英寸SiC衬底价格已降至450美元左右，但仍约为同规格硅片价格的9-10倍。

在器件制造成本中，SiC与硅基材料的成本结构呈现截然不同的特征[3][4]：

• 衬底成本占比：
  47%
• 外延成本占比：
  23%
• 正面/背面处理：
  17%
• 良率损失：
  32%

• 硅片衬底占比：
  通常不超过10%

这种显著差异源于SiC单晶材料制备的复杂性远高于硅材料。SiC晶体生长需要在2000℃以上的高温环境中进行，且生长周期长达7-10天，而硅晶棒仅需2-3天即可生长完成[3][4]。

2024年SiC晶圆市场经历了显著的价格调整[5][6]：

• 整体降幅：
  近30%的价格下跌
• 6英寸SiC衬底价格走势：
  • 2024年中期：跌至500美元以下
  • 2024年第四季度：进一步降至450美元
• 导电型衬底：
  降价幅度超过20%

SiC器件价格也呈现同步下降趋势[6]：

• 1200V/40mΩ SiC MOSFET平均价格：从2023年9月的35元降至2024年4月的23元，降幅达35%
• 当前SiC器件价格仍为同规格硅基IGBT的1.5-2倍
• 业内预测：未来2-3年内，这一比例有望下降至1.2-1.5倍

指标	SiC	Si
晶体生长温度	2000-2500℃	1500℃
生长速度	0.2-1mm/小时	1-10mm/小时
生产周期	7-10天	2-3天
晶棒长度	约2cm	约2m
硬度	接近金刚石	较软

[3][4]

1. 晶型控制困难：
   SiC存在200多种晶体结构，仅4H型等少数几种适合制造功率器件
2. 黑匣子工艺：
   高温腔体无法实时监控晶体生长状况
3. 扩径难度大：
   8英寸SiC晶体生长面临籽晶研制、温场不均匀、应力开裂等问题
4. 后端加工复杂：
   SiC硬度高导致切割、研磨、抛光技术难度大

尺寸	SiC芯片产出（32mm²裸片）	边缘芯片占比
6英寸	基准	14%
8英寸	约6英寸的2倍	7%
12英寸	约6英寸的2.5倍	约3%

硅晶圆已实现12英寸大规模量产，而SiC晶圆主流仍为6英寸，8英寸正处于量产爬坡阶段[7]。这导致SiC的单位芯片成本显著高于硅基产品。

全球主要厂商8英寸SiC衬底布局情况[7][8]：

厂商	衬底/外延	进展状态
Wolfspeed	衬底/外延	小批量量产，计划2025年上半年大规模量产
罗姆	衬底	2024年末开始生产8英寸SiC衬底
Coherent	衬底/外延	小批量量产
Soitec	衬底	计划2024年末生产
意法半导体/三安光电	衬底/外延	预计2025年第四季度开始生产
Resonac	衬底/外延	2025年量产

根据行业分析，未来SiC衬底价格下降将主要来自两个因素[8]：

1. 技术进步驱动的单位成本下降：
   • SiC晶体生长良率提升
   • 衬底尺寸扩大带来的芯片产出增加
   • 工艺优化和自动化水平提高

2. 规模效应：
   • 全球尤其是中国头部厂商产能扩张
   • 成本分摊效应
   • 供应链采购优势

根据行业机构预测[5][6]：

• 2024年6英寸碳化硅外延芯片价格约7300元人民币/片
• 预计2029年将降至4400元人民币/片
• 降幅主要源于衬底价格下降和良率提升

2024年SiC功率半导体器件市场应用分布[5]：

应用领域	市场份额
电动汽车	74.4%
充电基础设施	7.8%
可再生能源及储能	增长趋势
数据中心、工业控制	持续导入

随着SiC价格持续下降，其相对硅基器件的成本竞争力正在提升：

对比指标	当前状态	未来趋势
SiC MOSFET vs 硅基IGBT	1.5-2倍	1.2-1.5倍（2-3年内）
系统总体成本	SiC方案较高	接近或更低（考虑系统级优势）

虽然SiC器件单价较高，但由于其高效能特性，可减小被动元器件体积、降低散热要求，整体系统成本有望实现平衡甚至优势[3]。

根据市场研究机构数据[9][10]：

• 全球SiC晶圆市场规模预计从2024年的8.22亿美元增长至2033年的42.7亿美元
• 复合年增长率（CAGR）：约20%
• 8英寸衬底预计以28.6%的CAGR增长（至2031年）

业内预计[5][6]：

• 2025年将面临新一轮6英寸衬底价格竞争
• 2026年将面临8英寸衬底价格竞争
• 2027年左右行业整合基本完成，新格局形成
• 最终"剩者为王"，技术和成本竞争力是关键

阶段	时间	主要驱动因素
第一阶段	当前-2025年	6英寸产能扩张、技术良率提升
第二阶段	2025-2027年	8英寸量产爬坡、规模效应显现
第三阶段	2027年后	12英寸技术突破、产业链整合完成

SiC晶圆与硅晶圆之间仍存在约10倍的价格差距，主要原因在于SiC材料制备的技术复杂性、较小的主流晶圆尺寸以及尚未充分释放的规模效应。2024年SiC晶圆价格下降近30%，显示出行业正在快速成熟。随着8英寸SiC晶圆量产加速、技术良率提升和产能规模扩大，预计SiC与硅晶圆的成本差距将逐步缩小。

对于下游应用厂商而言，当前是布局SiC技术的关键窗口期。一方面，价格下降降低了采用风险；另一方面，领先厂商正通过技术创新和成本控制建立竞争优势。未来2-3年内，SiC器件与硅基器件的价格比有望降至1.2-1.5倍，这将加速SiC在新能源汽车、充电基础设施、可再生能源和工业控制等领域的渗透应用。

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[1] APC UK - 动力电子设备叙述性报告2024

[2] Wolfspeed - IEDM 2024技术图表

[3] 中国有色金属学会 - 碳化硅衬底深度研究报告

[4] 德邦证券 - SiC成本下降行业深度报告

[5] 21财经 - 价格与市场的博弈：碳化硅芯片加速进入抢位赛

[6] 国际电子商情 - 五变化梳理全球SiC产业

[7] 天岳先进 - 2025中期报告

[8] 证券时报 - 碳化硅淘汰赛打响：价格竞争，巨头调整

[9] Yahoo Finance - Silicon Carbide Wafer Markets Report 2025-2033

[10] Mordor Intelligence - Silicon Carbide Wafer Market Size & Share Analysis