在碳化硅产业链中,成本占比最高的部分是衬底,碳化硅衬底的产能决定了下游器件的产量上限。因此,衬底厂商可以称之为碳化硅产业链的风向标。
本土碳化硅供应商份额增长空间大
国内碳化硅产业近年来发展神速,首先是碳化硅衬底上6英寸衬底的量产以及8英寸衬底的研发进度大幅拉近了与海外领先玩家的差距,另一方面是产能扩张上的投入越来越大。这使得国内在全球碳化硅产业中,无论是从市场需求,还是产业链上游的产能、技术上都处于重要地位。
此前麦肯锡的报告中显示,中国碳化硅市场上,80%的衬底/晶圆以及95%以上的器件来自海外供应商。但考虑到地缘政治以及供应稳定,中国汽车OEM正在加速寻求本土供应商,预计到2030年,中国汽车OEM厂商将广泛转向本地供应商采购,从目前的约15%提高到约60%。
11月国内碳化硅衬底迎来多项新进展
而在刚刚过去的11月,国内碳化硅产业迎来了多个产能扩张项目以及衬底突破新进展,首先是在碳化硅衬底方面。正如硅基芯片所用到的硅晶圆,尺寸从6英寸、8英寸发展至12英寸一样,对于碳化硅功率器件所用到的衬底,同样在往大尺寸发展。8英寸衬底的有效利用率高,推动产业链降本增效的效果明显,尤其是衬底在碳化硅产业链中所占价值可以高达50%的情况下。衬底尺寸越大,单位衬底可以制造的芯片数量越多,单位芯片成本就越低。因此推动8英寸衬底的量产,就是在加速降低碳化硅器件的成本。
11月,粤海金半导体宣布成功研制出8英寸导电型碳化硅单晶与衬底片,公司表示攻克了大量工艺技术难关,在自主研制的碳化硅单晶生长炉上成功制备出直径超过205毫米的8英寸导电型碳化硅晶体,晶体表面光滑无缺陷,厚度超过20毫米,同时已经顺利加工出8英寸碳化硅衬底片。在8英寸碳化硅晶体研发过程中成功解决了大直径晶体扩径生长、大尺寸热场分布和高温气相输运、大尺寸晶体应力控制等关键共性技术难题,形成并掌握了完整的工艺解决方案,获得了质量优良的碳化硅单晶与衬底片。
中电化合物也在11月宣布成功向客户交付首批次8英寸SiC 外延片产品,在技术指标方面,可以实现厚度均匀性≤3%、掺杂浓度均匀性≤5%、表面致命缺陷≤0.5/cm²。与此同时,中电化合物自主研发和生产的6英寸碳化硅晶锭、衬底片、外延片都已经实现量产。
中电科南京外延材料产业基地也在11月正式投产,该项目由中电科半导体材料投资19.3亿元建立,一期项目年产456万片8-12英寸硅外延片,6-8英寸化合物半导体外延片年产12.6万片。晶盛机电在11月正式启动了年产25万片6英寸、5万片8英寸碳化硅衬底片项目,项目总投资21.2亿元。目前公司已经建设了6-8 英寸碳化硅晶体生长、切片、抛光中试线,6英寸衬底片已通过多家下游企业验证,正处于快速上量阶段,8英寸衬底片处于下游企业验证阶段。
晶盛机电作为半导体设备供应商,在设备方面也采用自研的方式,公司已经成功研发出具有国际先进水平的8英寸单片式碳化硅外延生长设备,实现了成熟稳定的8英寸碳化硅外延工艺。腾睿微电子的碳化硅衬底中试线也在11月正式下线,一期年产能为1万片,预计到2026年其年产能将达到10万片。
国内电动汽车产业的需求强劲带动上游碳化硅产业的产能扩张,明年产能逐步落地后,供需可能出现反转,而到时碳化硅的普及可能会进一步加速。