國產(chǎn)設(shè)備制造商正面臨8英寸碳化硅器件制造的黃金發(fā)展期。

當(dāng)前，全球功率半導(dǎo)體的主要企業(yè)紛紛與國內(nèi)碳化硅襯底和材料供應(yīng)商建立合作關(guān)系，以推動8英寸碳化硅技術(shù)的快速發(fā)展。這一趨勢的形成，一方面是因為國際領(lǐng)先企業(yè)對國內(nèi)碳化硅襯底生產(chǎn)廠商的技術(shù)提升給予了肯定，另一方面也是由于他們看重中國在新能源領(lǐng)域的市場潛力，并希望實現(xiàn)供應(yīng)鏈的本地化。

根據(jù)Yole的預(yù)測數(shù)據(jù)，從2021年到2027年，全球碳化硅功率器件的市場規(guī)模預(yù)計將從10.9億美元飆升至62.97億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到34%。在這一增長中，汽車行業(yè)對碳化硅的需求尤為突出，預(yù)計其市場規(guī)模將從2021年的6.85億美元增長到2027年的49.86億美元。

目前，碳化硅襯底在功率半導(dǎo)體器件的成本中占據(jù)了近半壁江山，接近50%的比例，這使得國際大型企業(yè)在碳化硅產(chǎn)業(yè)的布局上競相爭奪8英寸技術(shù)的先發(fā)優(yōu)勢。隨著行業(yè)從6英寸向8英寸的尺寸擴(kuò)大趨勢日益明顯，國內(nèi)設(shè)備制造商如果繼續(xù)大規(guī)模增加6英寸襯底設(shè)備的產(chǎn)量，可能會面臨產(chǎn)品迅速過時的風(fēng)險。

因此，對于設(shè)備制造商來說，在當(dāng)前的發(fā)展階段，應(yīng)當(dāng)集中力量突破8英寸襯底設(shè)備的技術(shù)研發(fā)和擴(kuò)大生產(chǎn)能力，這是實現(xiàn)技術(shù)趕超和市場競爭的關(guān)鍵。

碳化硅市場的競爭格局分析：

當(dāng)前碳化硅襯底市場呈現(xiàn)出高度集中的格局，并主要分為三個競爭層級。

根據(jù)智研咨詢的數(shù)據(jù)，美國Wolfspeed公司在全球市場中占據(jù)了超過60%的份額，并于2015年率先推出了8英寸碳化硅襯底，位于市場的最前沿；其他如羅姆、Ⅱ-V、意法半導(dǎo)體等海外領(lǐng)先企業(yè)也緊隨其后，發(fā)展了襯底材料業(yè)務(wù)，并在2021年達(dá)到了8英寸襯底的生產(chǎn)水平，這些企業(yè)與我國襯底行業(yè)的領(lǐng)頭羊一起，加速了產(chǎn)品研發(fā)，其產(chǎn)品在國際市場上的份額也在穩(wěn)步增長，構(gòu)成了市場的第二梯隊；而國內(nèi)企業(yè)由于起步較晚，研發(fā)進(jìn)展相對滯后，許多中小型襯底材料生產(chǎn)商的技術(shù)還處于學(xué)習(xí)和發(fā)展的階段，因此被歸為第三梯隊。

國內(nèi)多家廠商正在破局8英寸

晶盛機(jī)電、科晶體、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)等國內(nèi)多家企業(yè)與機(jī)構(gòu)正在積極研發(fā)8英寸碳化硅晶圓。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。

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。

國內(nèi)8英寸SiC晶圓量產(chǎn)難點

高溫工藝關(guān)乎著SiC的良率，這也是各大SiC廠商所著力研發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，而除了與硅晶圓在生產(chǎn)工藝上有所差異以外，在SiC從6英寸向8英寸發(fā)展的過程中也存在著一些差異。

在功率半導(dǎo)體制造的離子注入、薄膜沉積、介質(zhì)刻蝕、金屬化等環(huán)節(jié)，8英寸碳化硅與6英寸SiC的差距不大。8英寸SiC的制造難點主要集中在襯底生長、襯底切割加工、氧化工藝，其中，襯底生長方面，擴(kuò)徑到8英寸，對襯底生長的難度會成倍增加；襯底切割加工方面，越大尺寸的襯底切割應(yīng)力、翹曲的問題越顯著。氧化工藝一直是碳化硅工藝中的核心難點，8英寸、6英寸對氣流和溫場的控制有不同需求，工藝需各自獨立開發(fā)。

目前碳化硅產(chǎn)業(yè)以6英寸為主流，占據(jù)近80%市場份額，8英寸則不到1%，若達(dá)到成熟階段，8英寸單片的售價約為6英寸的1.5倍，且8英寸能夠生產(chǎn)的晶粒數(shù)約為6英寸SiC晶圓的1.8倍，晶圓利用率會顯著提高。