国内SiC衬底供应，又有新进展
2022-01-09
14:00:52
来源: 半导体行业观察
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半导体行业观察综合
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近日，露笑科技在接收机构调研的时候表示，公司6英寸碳化硅衬底晶片已形成销售，目前主要针对下游SBD应用场景。国内针对MOS应用的6英寸导电型碳化硅衬底片2022Q2之前都会是送样认证阶段。未来碳化硅成本下降后可实现对硅基功率器件的广泛替代。
他们进一步指出公司有研发8寸片计划安排，目前所有设备都是6-8寸片兼容。切磨抛设备布局与Wolfspeed同步。较长时间内，国内碳化硅导电衬底片还处于供不应求的状况。公司22Q2开始可实现每月数千片的供货能力。
电动车、5G基建带动功率元件需求，第3代半导体具重要地位，中国、美国等主要国家纷纷政策推动，海内外企业也争相投入。产业分析师表示，碳化硅衬底是发展最大关键。
中国台湾工研院产科国际所研究总监杨瑞临说，第3代半导体近年成为各国政府与产业界关注的热门焦点，主要有3个催化剂。第一是美国电动车大厂特斯拉（Tesla）抢先采用第3代半导体碳化硅（SiC），让SiC元件得以实际发挥散热性佳，及提高电动车续航力等特色。
第二是全球环保意识抬头，各国政府为达到碳中和、净零碳排，纷纷订定淘汰燃油车的时间表，促使车厂加速转进电动车。第三是中国为记取硅基半导体受制于美国的教训，政策大力支持发展第3代半导体。
有别于中国砸钱补贴的作法，杨瑞临表示，美国政府推动的基建计划中将大举建置充电桩，这将为第3代半导体SiC创造市场。
第3代半导体是以SiC及氮化镓（GaN）为主要材料，有别于第1代半导体以硅（Si）、锗（Ge）为主要材料，及第2代半导体以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、铝砷化镓（AlGaAs）为主要材料。
杨瑞临指出，在高功率应用方面，第3代半导体具备宽能隙、耐高温和高功率密度等特性；在高频应用方面，具备低能耗和散热佳等特性。电动车、5G基建及快充等需求是主要成长动能。
SiC晶体管与碳化硅基GaN晶体管是成长性较高的两项产品，年复合成长率分别达27%及26%，都需要采用SiC衬底。
此外，SiC功率元件成本架构，也是以包含长晶、切割、研磨的衬底占最大比重，高达50%。其余的磊晶占25%，制造占20%，后段封测占5%。
杨瑞临表示，SiC衬底制造难度高，是成本高昂的主因。热场控制及晶种掌握相当关键，却只能土法炼钢，做中学、学中做。
SiC长晶效率又比Si慢100至200倍，Si长晶约3天即可制造高度200公分晶棒，SiC要7天才能长出2至5公分的晶球。此外，SiC硬且脆，切割、研磨抛光难度高，会有很多报废物。
科锐（Cree）是全球SiC衬底龙头厂，市占率超过6成，目前国内有广运集团旗下盛新材料科技和稳晟材料投入SiC衬底领域。
杨瑞临说，SiC衬底不仅占功率元件成本比重高，且与产品质量密切相关，SiC衬底将是SiC发展的一大关键，包括意法半导体（ST）等厂商皆积极朝上游SiC衬底发展，以强化竞争力，值得厂商参考。
根据 Yole 数据，2025 年射频器件市场将达到 20 亿美元，2019-2025年市场规模 CAGR 将达 18%；2025 年功率器件市场规模将达 25.62 亿美元，增速超过射频器件，2019-2025 年市场规模 CAGR 达 30%。下游器件需求的释放将带动衬底产业蓬勃发展。
国际SiC大厂已经纷纷抱团取暖，国内企业也将奋力赶上。好在总体上由于SiC市场目前还处于初期阶段，渗透率较低，未来几年的竞争格局还有较大不确定性。国内的SiC衬底企业如天科合达、山东天岳、河北同光等仍有很大的发展空间。
天科合达是国内成立时间最早、规模最大的碳化硅晶片制造商之一。已经掌握6英寸碳化硅晶片的制造技术，并成功实现批量供应。天科合达自行研发了碳化硅单晶生长的关键技术、晶片加工的关键工艺技术。
山东天岳专注于碳化硅衬底制造，主要产品包括半绝缘型和导电型碳化硅衬底。目前，公司已实现6英寸半绝缘型与导电型的量产，8英寸导电型衬底也进入研发阶段。目前，山东天岳与龙头企业相比，同等尺寸产品在技术参数上已不存在明显差距，差距主要体现在各尺寸的量产时间、供应等方面。而从毛利来看，山东天岳的主营业务毛利率从 2018 年的 8.5%大幅提升至2020年的34.9%，Wolfspeed的毛利率也才39.22%，逐渐接近国际主要竞争者。
河北同光晶体成立于2012年，是中科院半导体所的合作单位，同光晶体主要产品包括4英寸和6英寸导电型、半绝缘碳化硅衬底。今年9月5日，河北同光年产10万片直径4-6英寸碳化硅单晶衬底项目，在保定市涞源县经济开发区投产。
据不完全统计我国从事碳化硅衬底研制的企业已经有30多家，这个数量不算少，国际射频器件厂商、SiC器件厂商都在纷纷往上游布局，未来国内估计也会走向产业链整合的局面。买买买是国际大厂的发展必由之路，也将伴随国内半导体的进阶。
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