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，似乎有望突破成本障礙，打開國產(chǎn)替代的空間。縱觀國內(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？

【資料圖】

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、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，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，碳化硅產(chǎn)品價格有望步入“甜蜜點”，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)模化出貨前，整個行業(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，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，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，行業(yè)高度集中。

據(jù)智研咨詢統(tǒng)計，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；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；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。

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，同時價格可以較低優(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，同時建立起完善的供應(yīng)鏈體系，以保障襯底材料的及時供應(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)實力逐漸提升等將是未來競爭的關(guān)鍵因素。

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