中國粉體網(wǎng)訊 隨著新能源汽車的發(fā)展，汽車半導(dǎo)體需求激增，具備突破性的第三代半導(dǎo)體材料碳化硅成了眾多車廠又愛又恨的對象，產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)跑馬圈地的擴(kuò)張態(tài)勢，競爭日趨激烈，國產(chǎn)碳化硅產(chǎn)業(yè)商業(yè)化也持續(xù)推進(jìn)。
近期，國產(chǎn)碳化硅進(jìn)擊 8 英寸工藝節(jié)點(diǎn)，似乎有望突破成本障礙，打開國產(chǎn)替代的空間�？v觀國內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前取得了何種成績？未來空間幾何？產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)又有哪些公司走在前列？
國產(chǎn)碳化硅進(jìn)擊 8 英寸
相比于傳統(tǒng)的硅基功率器件，碳化硅功率器件具備耐高壓、耐高溫、高頻化等特性，可以令整車能耗更低、尺寸更小、行駛里程更長，一定程度上緩解新能源車?yán)锍探箲]問題。
從產(chǎn)業(yè)鏈來看，SiC 產(chǎn)業(yè)鏈條較長，涉及襯底、外延、器件設(shè)計(jì)、器件制造和封測等一系列環(huán)節(jié)，其中，碳化硅襯底和外延片的價(jià)值量占比超過一半，襯底成本最大，占比達(dá) 47%；其次是外延成本占比為 23%，成為決定碳化硅器件品質(zhì)的關(guān)鍵。
數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理
因此，襯底也成了國產(chǎn)廠商的必爭之地，也是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)與海外差距最小的細(xì)分領(lǐng)域。
一方面，大尺寸是碳化硅襯底制備技術(shù)的重要發(fā)展方向，6 英寸碳化硅晶片仍是市場主流產(chǎn)品，8 英寸襯底正在成為行業(yè)重要的技術(shù)演化方向。
從技術(shù)進(jìn)展來看，Wolfspeed、ROHM、英飛凌、ST 等國際碳化硅大廠已經(jīng)紛紛邁入 8 英寸，并將量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)提前到今年。國產(chǎn)碳化硅廠商基本以 6 英寸碳化硅晶圓為主，總體處于向 6 英寸加速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、8 英寸布局研發(fā)的階段，并逐漸退出 4 英寸市場。
另一方面，進(jìn)軍 8 英寸襯底也被視為降低成本的關(guān)鍵之舉。
從碳化硅器件層面看，當(dāng)前成本仍高于傳統(tǒng)硅器件 3 到 5 倍。特別是今年 3 月份碳化硅旗手特斯拉倒戈，喊話未來減少 75% 碳化硅用量，被視為施壓供應(yīng)商意法半導(dǎo)體降低成本之舉。
而相對于 6 英寸，8 英寸的面積增加了 78% 左右，由于邊緣損耗減少，同等條件下從 8 英寸襯底切出的芯片數(shù)會(huì)提升將近 90%，因此，尺寸越大晶片的利用面積也越大。從產(chǎn)品使用效率上看，目前 6 英寸和 8 英寸的可用面積大約相差 1.78 倍，換言之，8 英寸制造將會(huì)在很大程度上降低碳化硅的應(yīng)用成本。
從近期公司公告，國內(nèi)多家廠商正在 " 破局 "8 英寸。
今年 5 月，天岳先進(jìn)、天科合達(dá)簽約英飛凌，供貨碳化硅 6 英寸襯底、合作制備 8 英寸襯底；6 月，三安光電與意法半導(dǎo)體結(jié)盟升級，斥資 32 億美元共建 8 英寸碳化硅外延、芯片合資代工廠，并計(jì)劃通過三安光電全資子公司，投入 70 億元建設(shè)年產(chǎn) 48 萬片 / 年的 8 英寸碳化硅襯底；中電化合物也宣布與韓國 Power Master 簽訂了長期供應(yīng) 8 英寸在內(nèi)的碳化硅材料的協(xié)議，公司預(yù)計(jì)未來 3 年碳化硅產(chǎn)能將達(dá)到 8 萬片。
盡管當(dāng)前 8 英寸在快速發(fā)展，但實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的企業(yè)還只有 Wolfspeed。當(dāng)前國內(nèi) 8 英寸 SiC 晶圓量產(chǎn)面臨較多的難點(diǎn)，比如襯底制備中 8 英寸籽晶的研制、大尺寸帶來的溫場不均勻、氣相原料分布和輸運(yùn)效率問題、高溫生長晶體內(nèi)部應(yīng)力加大導(dǎo)致開裂等，以及后續(xù)外延工藝、相關(guān)的設(shè)備發(fā)展等，均需要產(chǎn)業(yè)上下游緊密協(xié)同來攻克挑戰(zhàn)。
不過，上述多項(xiàng)合作信息預(yù)示著，國內(nèi)包括三安光電、天科合達(dá)、天岳先進(jìn)在內(nèi)，或已在推進(jìn) 8 英寸碳化硅材料生產(chǎn)事宜。隨著國內(nèi)廠商獲得國際功率半導(dǎo)體巨頭青睞和結(jié)盟，積極追趕更為先進(jìn)的 8 英寸工藝節(jié)點(diǎn)，碳化硅產(chǎn)品價(jià)格有望步入 " 甜蜜點(diǎn) "，考慮龍頭企業(yè)規(guī)劃，中電化合物的總經(jīng)理潘堯波預(yù)計(jì)國產(chǎn) 8 英寸碳化硅將在 2025 年左右起量，國產(chǎn)廠商亦有望受益。
國產(chǎn)替代空間幾何？
碳化硅行業(yè)是一個(gè)巨大的增量市場，尤其是隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)變革趨勢下，碳化硅正迎來全面爆發(fā)期。
據(jù)方正證券測算，預(yù)計(jì) 2026 年全球 SiC 襯底有效產(chǎn)能為 330 萬片，距同年 629 萬片的襯底需求量仍有較大差距。在業(yè)內(nèi)形成穩(wěn)定且較高的良率規(guī)�；鲐浨埃麄�(gè)行業(yè)都將持續(xù)陷于供不應(yīng)求。
具體來看，受新能源汽車及發(fā)電、電源設(shè)備、射頻器件等需求驅(qū)動(dòng)，2026 年碳化硅器件市場規(guī)模有望達(dá) 89 億美元，其中用于新能源汽車和工業(yè)、能源的 SiC 功率器件市場規(guī)模為 60 億美元，用于射頻的 SiC 器件市場規(guī)模為 29 億美元。
市場收益方面，TechInsights 表示，碳化硅市場收益在 2022 年至 2027 年期間將以 35% 的復(fù)合年增長率持續(xù)增長，到 2029 年，該市場規(guī)模將增長到 94 億美元 ( 考慮各機(jī)構(gòu)預(yù)測口徑不同，2029 年有望超過 100 億美元規(guī)模 ) ，其中中國將占一半。
如此風(fēng)口下，國內(nèi)也涌現(xiàn)出一批碳化硅相應(yīng)企業(yè)，積極規(guī)劃碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈布局。其中，不少下游廠商反饋，車企正在加速導(dǎo)入國產(chǎn)碳化硅襯底、外延片，上下游廠商持續(xù)合作以共同改善良率，希望構(gòu)建本土供應(yīng)鏈。
在此次事件主角—— 8 英寸碳化硅襯底方面，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)有十余家企業(yè)與機(jī)構(gòu)正在研發(fā)，包含爍科晶體、晶盛機(jī)電、天岳先進(jìn)、南砂晶圓、同光股份、天科合達(dá)、科友半導(dǎo)體、乾晶半導(dǎo)體、中科院物理所、山東大學(xué)等。賽微電子、三安光電、露笑科技等也有相關(guān)產(chǎn)能在投建中。
碳化硅競爭格局如何？
最后，分析 2023 年中國襯底材料行業(yè)的發(fā)展趨勢和競爭格局，中國襯底材料行業(yè)將迎來新的創(chuàng)新和發(fā)展機(jī)遇，但市場競爭仍然十分激烈，并將在行業(yè)中持續(xù)存在。
當(dāng)前碳化硅市場呈現(xiàn)歐美日三足鼎立的局面，面對下游需求持續(xù)增長、碳化硅產(chǎn)品供不應(yīng)求的形式，國內(nèi)外廠商均在加速研發(fā)、擴(kuò)產(chǎn)，垂直整合也成為碳化硅行業(yè)的主導(dǎo)趨勢。
目前而言，在碳化硅襯底市場主要分為三大梯隊(duì)，行業(yè)高度集中。
據(jù)智研咨詢統(tǒng)計(jì)，海外龍頭企業(yè)寡頭壟斷，美國 Wolfspeeed 公司占據(jù)全球 60% 以上的市場份額，2015 年推出 8 英寸碳化硅襯底，位列市場第一梯隊(duì)；其他海外領(lǐng)軍廠商如羅姆、II-VI、意法半導(dǎo)體等也相繼開展襯底材料業(yè)務(wù)，到 2021 年已具備 8 英寸襯底的生產(chǎn)能力，海外領(lǐng)軍廠商和我國襯底行業(yè)龍頭企業(yè)加快產(chǎn)品研發(fā)，產(chǎn)品在國際上的市占率也在持續(xù)提升，處于第二梯隊(duì)；國內(nèi)企業(yè)起步較晚，研發(fā)進(jìn)度相比國外企業(yè)較慢，中小型襯底材料生產(chǎn)商技術(shù)處于借鑒和完善階段，屬于第三梯隊(duì)。
往后看，襯底材料行業(yè)的未來發(fā)展趨勢也值得關(guān)注。
首先，隨著 IT 產(chǎn)業(yè)的加快發(fā)展，對襯底材料的需求不斷增加。這意味著，襯底材料具有更高的靈活性、更強(qiáng)的耐電性和更小的體積，同時(shí)價(jià)格可以較低優(yōu)勢，未來幾年市場前景將更加廣闊。
其次，2023 年全球襯底材料生產(chǎn)廠家正在大力投資研發(fā)，致力于開發(fā)更多具有魯棒性、可靠性、抗壓性和耐火性的產(chǎn)品，從而獲得高水平的生產(chǎn)設(shè)備，加速襯底材料的技術(shù)進(jìn)步。
再次，襯底材料行業(yè)的供應(yīng)商目前正處于瞬息萬變的狀態(tài)，廠家也在努力提高各種生產(chǎn)工藝的靈活性 If，同時(shí)建立起完善的供應(yīng)鏈體系，以保障襯底材料的及時(shí)供應(yīng)。
最后，受政府政策的支持，2023 年襯底材料行業(yè)將進(jìn)一步規(guī)范，行業(yè)環(huán)境將更加良好，優(yōu)質(zhì)企業(yè)實(shí)力將得到進(jìn)一步提升。
因此，2023 年中國襯底材料行業(yè)競爭格局將會(huì)是多方面共同發(fā)展，競爭將更加激烈且更加復(fù)雜。研發(fā)能力強(qiáng)、生產(chǎn)設(shè)備尖端，優(yōu)質(zhì)企業(yè)實(shí)力逐漸提升等將是未來競爭的關(guān)鍵因素。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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