国内SiC衬底供应,又有新进展

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2022-01-09 10:50

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来源:内容来自 半导体行业观察综合 ,谢谢。


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。

发展碳化硅,衬底是关键


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。

国内仍有很大的发展空间


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。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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