2022中國SIC碳化硅器件行業(yè)深度研究報告

22022年SiC碳化硅器件行業(yè)三章三章產(chǎn)業(yè)鏈上游—襯底襯底定義與分類全球碳化硅襯底市場規(guī)模國內(nèi)外襯底差距襯底競爭格局襯底發(fā)展趨勢中國襯底產(chǎn)能布局和規(guī)劃CONNTS第一章碳化硅器件行業(yè)概況05第四章產(chǎn)業(yè)鏈上游—外延36碳化硅器件行業(yè)定義分類06碳化硅外延業(yè)定義分類37碳化硅器件行業(yè)政策09碳化硅外延片制作方法38碳化硅器件行業(yè)發(fā)展歷程CVD法制作碳化硅外延技術(shù)路線39中國碳化硅器件行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈11碳化硅外延技術(shù)進(jìn)展40碳化硅器件行業(yè)市場規(guī)模碳化硅外延制作設(shè)備41碳化硅器件行業(yè)市場規(guī)模碳化硅外延成本與價格42碳化硅外延產(chǎn)能布局43中國碳化硅器件行業(yè)競爭格局第五章產(chǎn)業(yè)鏈中游—器件制造44中國碳化硅器件行業(yè)發(fā)展的機會和挑戰(zhàn)第二章碳化硅器件行業(yè)技術(shù)情況碳化硅器件行業(yè)國內(nèi)外技術(shù)差距碳化硅器件擴大應(yīng)用技術(shù)難點碳化硅器件行業(yè)降低成本技術(shù)路徑碳化硅器件設(shè)計45碳化硅器件制造47碳化硅器件封測48碳化硅器件產(chǎn)能布局49第六章產(chǎn)業(yè)鏈下游—終端應(yīng)用53碳化硅器件用途54導(dǎo)電型器件應(yīng)用55半絕緣型器件應(yīng)用58第七章行業(yè)企業(yè)59株洲中車時代電氣股份有限公司60嘉興斯達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司61無錫新潔能股份有限公司62山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司63廣東天域半導(dǎo)體股份有限公司64名詞解釋名詞解釋?SiC、碳化硅：SiliconCarbide，碳和硅的化合物，一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，俗稱第三代半導(dǎo)體材料之一。?GaN、氮化鎵：GalliumNitride三代半導(dǎo)體材料之一。?晶片、襯底、拋光片：沿特定的結(jié)晶方向?qū)⒕w切割、研磨、拋光，得到具有特定晶面和適當(dāng)電學(xué)、光學(xué)和機械特性，用于生長外延層的潔凈單晶圓薄片。?外延片：在晶片的基礎(chǔ)上，經(jīng)過外延工藝生長出特定單晶薄膜，襯底晶片和外延薄膜合稱外延片。如果外延薄膜和襯底的材料相同，稱為同質(zhì)外延；如果外延薄膜和襯底材料不同，稱為異質(zhì)外延。?芯片：在半導(dǎo)體外延片上進(jìn)行浸蝕、布線，制成的能實現(xiàn)某種功能的半導(dǎo)體器件。?射頻器件：利用射頻技術(shù)形成的一類元器件，常用于無線通信等領(lǐng)域。?HEMT：HighElectronMobilityTransistor，高電子遷移率晶體管，是一種異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管?微波器件：工作在微波波段(頻率為300~300，000兆赫)的器件。通過電路設(shè)計，微波器件可組合成各種有特定功能的微波電路，用于雷達(dá)、電子戰(zhàn)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等電子裝備。?功率器件：用于電力設(shè)備的電能變換和控制電路的分立器件，也稱電力電子器件。?肖特基二極管：SchottkyBarrierDiode，即肖特基勢壘二極管，利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬-半導(dǎo)體結(jié)原理制作的一種熱載流子二極管，也被稱為金屬-半導(dǎo)體(接觸)二極管或表面勢壘二極管。?二極管：用半導(dǎo)體材料制成的一種功率器件，具有單向?qū)щ娦阅?，?yīng)用于各種電子電路中，實現(xiàn)對交流電整流、對調(diào)制信號檢波、限幅和鉗位以及對電源電壓的穩(wěn)壓等多種功能。?MOSFET：Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管。?IGBT：InsulatedGateBipolarTransistor種電力電子行業(yè)的常用半導(dǎo)體開關(guān)器件的縮寫，即絕緣柵雙極性晶體管。?逆變器：把直流電能轉(zhuǎn)變成定頻定壓或調(diào)頻調(diào)壓交流電的轉(zhuǎn)換器。名詞解釋名詞解釋?禁帶：在能帶結(jié)構(gòu)中能態(tài)密度為零的能量區(qū)間，常用來表示價帶和導(dǎo)帶之間的能量范圍。禁帶寬度的大小決定了材料是具有半導(dǎo)體性質(zhì)還是具有絕緣體性質(zhì)。第三代半導(dǎo)體因具有寬禁帶的特征，又稱寬禁帶半導(dǎo)體。?電子漂移速率：電子在電場作用下移動的平均速度。?飽和電子漂移速率：電子漂移速率達(dá)到一定范圍后，不再隨著電場作用而繼續(xù)增加的極限值。?熱導(dǎo)率：物質(zhì)導(dǎo)熱能力的量度，又稱導(dǎo)熱系數(shù)。?擊穿電場強度：電介質(zhì)在足夠強的電場作用下將失去其介電性能成為導(dǎo)體，稱為電介質(zhì)擊穿，所對應(yīng)的電場強度稱為擊穿電場強度。?微管：碳化硅晶片的一種缺陷，是晶片中延軸向延伸且徑向尺寸在一微米至十幾微米的中空管道。?導(dǎo)通電阻：半導(dǎo)體器件導(dǎo)通后兩端電壓與導(dǎo)通電流之比，是器件的重要參數(shù)，理想的半導(dǎo)體器件導(dǎo)通電阻應(yīng)為零。?PVT法：PhysicalVaporTransportation，物理氣相傳輸法，一種常見的碳化硅晶體生長方法。?CVD法：化學(xué)氣相沉積法，一種晶體和外延生長方法。?光電器件：根據(jù)光電效應(yīng)制作的器件，主要種類包括光電管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池、光電耦合器件等。?轉(zhuǎn)換器：將一種信號轉(zhuǎn)換成另一種信號的裝置。?OBC：On-boradCharger，車載充電器。行業(yè)概述行業(yè)定義與分類碳化硅器件是指以碳化硅為原材料制成的器件行業(yè)定義與分類SiC碳化硅是由碳元素和硅元素組成的一種化合物半導(dǎo)體材料，是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材料之一。相比傳統(tǒng)的硅材計和更高的效率；2)耐高頻特性：SiC器件在關(guān)斷過程中不存在電流拖尾現(xiàn)象，能有效提高元件的開關(guān)速度(大約是Si的3-10倍)，適用于更高頻率和更SiC大到數(shù)百MW甚至GW，也可以小到數(shù)W甚至1W以下。電力電子裝置正是實現(xiàn)電能高質(zhì)量高效轉(zhuǎn)換、多能源協(xié)調(diào)優(yōu)化、弱電與強電之間控制括功率放大器、濾波器、開關(guān)、低噪聲放大器、雙相比傳統(tǒng)的硅材料(Si)，碳化硅(SiC)各項性能指標(biāo)優(yōu)勢明顯第三代半導(dǎo)第三代半導(dǎo)體料SiGeGaAsGaN4H-SiCHSiCCN禁帶寬度(eV)32.26.2型0.30.15353電子遷移率(cm2/Vs)空穴遷移率(cm2/Vs)00熱導(dǎo)率(W/cm*K)24.94.9第一代半導(dǎo)體第二代半導(dǎo)體襯底行業(yè)定義與分類碳化硅制成的功率器件根據(jù)電學(xué)性能差異分成兩類，不同的器件具有不同應(yīng)用范圍襯底行業(yè)定義與分類上生長碳化硅外延層，得到碳化硅外延片后進(jìn)一步加工制成，品種包括造肖特基二極管、MOSFETIGBT更強的高壓特性。碳化硅的擊穿電場強度是硅的10余倍，使得碳化硅器件耐高壓特性顯著高于同等硅器件。(2)更好的高溫特性。碳化硅相較硅擁有更高的熱導(dǎo)率，使得器件散熱更容易，極限工作溫度更高。耐高溫特性可以帶來功率密度的顯著提升，同時降低對散熱系統(tǒng)的要求，使終端可以更加輕量和小型化。(3)更低的能量損耗。碳化硅具有2倍于硅的飽和電子漂移速率，使得碳化硅器件具有極低的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)通損耗低；碳化硅具有3倍于硅的禁帶寬度，使得碳化硅器件泄漏電流比硅器件大幅減少，從而降低功率損耗；碳化硅器件在關(guān)斷過程中不存在電流拖尾現(xiàn)象，開關(guān)損耗低，大幅提高實際應(yīng)用的開關(guān)頻率。半絕緣型碳化硅基射頻器件是通過在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層，制得碳化硅基氮化鎵外延片后進(jìn)一步制成，包括HEMT等G的飽和電子漂移速率分別是硅的2.0、2.5倍，因此碳化硅、氮化鎵器件的工作頻率大于傳統(tǒng)的硅器件。然而，氮化鎵材料存在耐熱性能較差的缺點，而碳化硅的耐熱性和導(dǎo)熱性都較好，可以彌補氮化鎵器件耐熱性較差的缺點，因此業(yè)界采取半絕緣型碳化硅做襯底，在襯底上生長氮化鎵外延層后制造射頻器件。碳碳化硅的主要器件形式及應(yīng)用導(dǎo)電型導(dǎo)電型絕絕緣型電阻率較高不導(dǎo)電 (摻雜氮N)P型襯底 (摻雜鋁AI)底 (摻雜釩) ?用于新能源汽車、軌道交通、光伏發(fā)電、?可制造出N溝道IGBT，有著比P溝道IGBT更優(yōu)越的智能電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域市場規(guī)模龐大。耗更小，在超高壓功率電子領(lǐng)域有廣闊應(yīng)用前景。技術(shù)難度大、成本高，難以實現(xiàn)量產(chǎn)。 GaN外延半絕緣型碳行業(yè)定義與分類碳化硅器件廣泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電、5G通訊等領(lǐng)域行業(yè)定義與分類碳化硅制成的功率器件在新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、5G通訊等領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢。半絕緣型碳化硅基射頻器件以半絕緣型碳化硅襯底經(jīng)過異質(zhì)外延制備而成，主要面向通信基站以及雷達(dá)應(yīng)用的功率放大器。碳化硅基氮化鎵射頻器件已成功應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，以無線通信基礎(chǔ)設(shè)施和國防應(yīng)用為主。無線通信基礎(chǔ)設(shè)施方面，5G具有大容量、低時延、低功耗、高可靠性等特點，要求射頻器件擁有更高的線性和更高的效率。相比砷化鎵和硅基LDMOS射頻器件，以碳化硅為襯底的氮化鎵射頻器件同時具有碳化硅良好的導(dǎo)熱性能和氮化鎵在高頻段下大功率射頻輸出的優(yōu)勢，能夠提供下一代高頻電信網(wǎng)絡(luò)所需要的功率和效能，成為5G基站功率放大器的主流選擇。在國防軍工領(lǐng)域，碳化硅基氮化鎵射頻器件已經(jīng)代替了大部分砷化鎵和部分硅基LDMOS器件，占據(jù)了大部分市場。對于需要高頻高輸出的衛(wèi)星通信應(yīng)用，氮化鎵器件也有望逐步取代砷化鎵的解決方案。導(dǎo)電型碳化硅功率器件應(yīng)用及優(yōu)勢應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域電動汽車/充電樁“三電”(即電池、電驅(qū)、電控)是電動汽車的主要組成部分，從電池的充放電再到電力驅(qū)動汽車行走，整個系統(tǒng)中對于電力控制以及電力轉(zhuǎn)換有著很高的需求，同時隨著電動汽車的發(fā)展對電力電子功率驅(qū)動系統(tǒng)提出了更輕、更緊湊、更高效、更可靠的要求。而碳化硅優(yōu)良的物理性能可以使芯片尺寸更小、效率更高，更加耐高溫，可以應(yīng)用在電動汽車的功率控制單元(PCU)、逆變器、車載充電器中。以SiC基MOSFET器件在逆變器中的應(yīng)用為例，通常電池輸出的是直流電，需要通過逆變器將其轉(zhuǎn)換成交流電后驅(qū)動感應(yīng)電機，進(jìn)而帶動車輪轉(zhuǎn)動，這一過程中交流電的頻率、轉(zhuǎn)換效率、等都會直接影響到電動汽車的續(xù)航里程，和傳統(tǒng)方案相比，SiC在縮減體積的基礎(chǔ)上，提升了電能的轉(zhuǎn)換效率，提升電動汽車的續(xù)航里程。光伏新能源光伏逆變器曾普遍采用硅器件，經(jīng)過40多年的發(fā)展，轉(zhuǎn)換效率和功率密度等已接近理論極限。碳化硅器件具有低損耗、高開關(guān)頻率、高適用性、降低系統(tǒng)散熱要求等優(yōu)點。使用碳化硅功率器件的光伏逆變器在系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率方面能夠很好的保持在96%以上，甚至可以達(dá)到99%，在能量損耗以及設(shè)備使用壽命方面也得到了不同程度的優(yōu)化。軌道交通碳化硅功率器件在軌道交通行業(yè)得到重要應(yīng)用。未來軌道交通對電力電子裝置，比如牽引變流器、電力電子電壓器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高這些裝置的功率密度和工作效率，將有助于明顯減輕軌道交通的載重系統(tǒng)。目前，受限于碳化硅功率器件的電流容量，碳化硅混合模塊將首先開始替代部分硅IGBT模塊。優(yōu)勢國家大力支持第三代半導(dǎo)體碳化硅國家大力支持第三代半導(dǎo)體碳化硅(SiC)的蓬勃發(fā)展行業(yè)政策中國與碳化硅行業(yè)相關(guān)的政策與活動相關(guān)活動政策2021.088月14日，工信部宣布將SiC(SiC)復(fù)合材料、碳基復(fù)合材料等納入“十四五”產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新相關(guān)發(fā)展規(guī)劃2021.05國家科技體制改革和創(chuàng)新體系建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組第十八次會議召開，會上討論了面向后摩爾時代的集成電路潛在顛覆性技術(shù)2021.03新華網(wǎng)刊登了《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，其中“集成電路”領(lǐng)域，特別提出SiC、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體即第三代半導(dǎo)體要取得發(fā)展。2020.07國務(wù)院發(fā)文《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》中指出，國家鼓勵集成電路企業(yè)，自獲利年度起，第一年至第二年免征企業(yè)所得稅，第三年至第五年按照25%的法定稅率或減半征收企業(yè)所得稅2019.12國務(wù)院在《長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確要求加快培育布局第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展2019.11工信部印發(fā)《重點新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄》，其中GaN單晶襯底、功率器件用GaN外延片、SiC外延片，SiC單晶襯底等第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品進(jìn)入目錄2019.06商務(wù)部及發(fā)改委在鼓勵外商投資名單中增加了支持引進(jìn)SiC超細(xì)粉體外商企業(yè)2016.07國務(wù)院推出了《關(guān)于印發(fā)“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃的通知》，其中首次提到要加快第三代半導(dǎo)體芯片技術(shù)與器件的研發(fā)發(fā)最早商業(yè)化碳化硅產(chǎn)品的是美國的CREE(現(xiàn)Wolfspeed)公司行業(yè)發(fā)展歷程發(fā)最早商業(yè)化碳化硅產(chǎn)品的是美國的CREE(現(xiàn)Wolfspeed)公司行業(yè)發(fā)展歷程自1824年J.J.Berzelius首次發(fā)現(xiàn)SiC材料后，至今已200年歷史。但是SiC材料走出實驗室始于CREE(現(xiàn)Wolfspeed)開展SiC商用生產(chǎn)線，SiC材料呈現(xiàn)加速成長趨勢。SiC材料及器件發(fā)展歷程1987年Gree(Wolfspeed)建立第一條Sic商用生產(chǎn)線1998年Sic新產(chǎn)品2001年第一個商用SICSBD2005年Gree產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)4英寸SIC襯板2006年Si/SiC混合功率模塊問世萌芽期萌芽期2008年Semisouth發(fā)布第一個增強型SiCFETTranSiC發(fā)布SICBJT2011年Rohm生產(chǎn)SICMOSFETGree推出SICMOSFET2012年Infineon發(fā)布1200VSiCJEFTGree啟動6英寸SiC襯底量產(chǎn)2014年Gree發(fā)布27KVSiCIGBT2015年晶圓Rohm量產(chǎn)1200V/180A全SiC模塊培培育期2017年ST推出5mm×6mm雙面散熱微型封裝汽車級SiCMOSFET2018年Rohm推出高溫環(huán)境下可靠性1700V功率模塊2019年Rohm推出內(nèi)置1700VSiCMOSFET的AC/DC轉(zhuǎn)接器IC2020年控采用STSIC模塊展期展期行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈(1)碳化硅從材料到半導(dǎo)體功率器件大概經(jīng)歷了單晶生長、晶錠切片、外延生長、晶圓設(shè)計、制造、封裝等工藝流程行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈(1)從工藝流程上看，碳化硅一般是先被制作成晶錠，然后經(jīng)過切片、打磨、拋光得到碳化硅襯底；襯底經(jīng)過外延生長得到外延片。成die，經(jīng)過封裝得到器件，器件組合在一起放入特殊外殼中組裝成模組。加工、切割、研磨、拋光、清洗環(huán)節(jié)最終形成襯底。其中SiC晶體的生長為核心外延本質(zhì)是在襯底上面再覆蓋一層薄膜以滿足器件生產(chǎn)封測外延設(shè)計襯底制造天岳先進(jìn)爍科晶體同光晶體露笑科技東尼電子超芯星南砂晶圓碳化硅晶片半絕緣型導(dǎo)電型長電科技通富微電華天科技芯聚能忱芯科技基本半導(dǎo)體碳化硅外延功率器件封測外延設(shè)計襯底制造天岳先進(jìn)爍科晶體同光晶體露笑科技東尼電子超芯星南砂晶圓碳化硅晶片半絕緣型導(dǎo)電型長電科技通富微電華天科技芯聚能忱芯科技基本半導(dǎo)體碳化硅外延功率器件達(dá)、中電化合物氮化鎵外延微波射頻器件世紀(jì)金光、中電科55所、中電科13所、民德電子廣東天域瀚天天成普興電子國盛電子百識電子嘉晶電子APS瀚薪派恩杰愛仕特清純半導(dǎo)體基本半導(dǎo)體積塔長飛先進(jìn)寬能漢磊行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈(2)應(yīng)用交通航運風(fēng)力，太陽能5G通訊等泰科天潤 (充電樁)比亞迪 (新能源汽車)北京科諾偉業(yè) (光伏，風(fēng)力發(fā)電)中車時代電氣 (動車，軌道交通)國家電網(wǎng)全球互聯(lián)網(wǎng)研究院 (電力系統(tǒng))產(chǎn)業(yè)鏈包括上游是襯底和外延、中游是器件和模塊制造，下游是終端應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)鏈價值量倒掛，其中襯底制造技術(shù)壁壘最高、價值量最大，是未來SiC大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的核心。輔助產(chǎn)業(yè)上游襯底(47%)和外延(23%)中游器件制造(20%)下游終端應(yīng)用設(shè)備設(shè)備北方華創(chuàng)晶盛機電中微公司芯源微納設(shè)智能意大利LPE德國Aixtron日本Nuflare中電13所天科合達(dá)天岳先進(jìn)數(shù)據(jù)來源：CASA，TelescopeMagazine，億渡數(shù)據(jù)整理行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈(3)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈價值集中于上游襯底和外延環(huán)節(jié)行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈(3)襯底和外延成本占比高達(dá)70%，遠(yuǎn)高于硅基襯底，導(dǎo)致碳化硅功率器件滲透率較低。T，新能源汽車、能源、工業(yè)等領(lǐng)域的強勁需求有望帶動碳化硅滲透速提升。碳化硅器件成本結(jié)構(gòu)研發(fā)費用,6%其他,5%前段,19%外延,23%襯底,47%硅基器件的成本結(jié)構(gòu)其他原材料,24%晶圓制造設(shè)備/工藝,50%襯底,7%能效維護(hù),19%數(shù)據(jù)來源：YOLE，億渡數(shù)據(jù)47.0935.4026.2319.7214.7222.2219.3016.5410.49行業(yè)市場規(guī)模(1)2027年全球碳化硅器件市場規(guī)模有望超過80億美元47.0935.4026.2319.7214.7222.2219.3016.5410.49行業(yè)市場規(guī)模(1)未來隨著碳化硅器件在新能源汽車、能源、工業(yè)、通訊等領(lǐng)域滲透率提升，碳化硅器件市場規(guī)模有望持續(xù)提升。2027年全球?qū)щ娦吞蓟韫β势骷袌鲆?guī)模有望突破60億美元。Yole率器件市場規(guī)模將由2021年的10.90億美元增至62.97億美元，2021-2027年每年以34%年均復(fù)合增長率快速增長。汽車應(yīng)用主導(dǎo)SiC市場，占整個功率SiC器件市%以上。2021年、2027年導(dǎo)電型碳化硅功率器件市場規(guī)模變化億美元單位：億美元70.0062.9760.0050.0040.0030.0020.0010.9017.805.8010.05.804.000.002018年2019年2020年2021年2022E2023E2024E2025E2026E2027E隨著5G建設(shè)的加速，半絕緣型碳化硅器件市場有望持續(xù)增長。半化鎵器件市場規(guī)模將不斷擴大。根據(jù)YOLE的數(shù)據(jù)，2020年封裝的氮化硅襯2020年、2026年半絕緣型碳化硅基射頻器件市場規(guī)模變化單位：億美元25.0020.0015.008.978.975.000.002020年2021年2022E2023E2024E2025E2026E46.8行業(yè)市場規(guī)模(2)2021年中國碳化硅功率器件應(yīng)用市場規(guī)模達(dá)到71.1億元46.8行業(yè)市場規(guī)模(2)D應(yīng)用正呈現(xiàn)不斷增長的趨勢。2017-2021中國碳化硅功率器件應(yīng)用市場規(guī)模80706050402924.63324.6318.52002017年2018年2019年2020年2021年2021年中國碳化硅功率器件應(yīng)用市場結(jié)構(gòu)不間斷電源UPS,不間斷電源UPS,3.50%其它,消費類電源,19%新能源汽車,消費類電源,19%工業(yè)機電,1%光伏逆變器,15.50%風(fēng)力發(fā)電,機車牽引,12%機車牽引,12%數(shù)據(jù)來源：Yole，億渡數(shù)據(jù)整理導(dǎo)電型碳化硅功率器件市場集中度高CR6高達(dá)99%行業(yè)競爭格局導(dǎo)電型碳化硅功率器件市場集中度高CR6高達(dá)99%行業(yè)競爭格局在碳化硅器件領(lǐng)域，歐美日企業(yè)領(lǐng)先，全球前6大廠商市占率達(dá)到99%。根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，2021年全球?qū)щ娦吞蓟韫β势骷袌鲆?guī)模為10.90億美元，市場份額由edTOP化硅器件行業(yè)市場空間廣闊，全球巨頭紛紛規(guī)劃大規(guī)模擴產(chǎn)。Wolfspeed在紐約州北部開始運營新的8英寸SiC晶圓廠。博世正在德國增游市場。2021年全球?qū)щ娦吞蓟韫β势骷袌龈偁幐窬秩怆姍C,3%其它三菱電機,3%意法半導(dǎo)體,41%安森美,意法半導(dǎo)體,41%羅姆,10%Wolfspeed,15%英飛凌,23%2021年全球?qū)щ娦吞蓟韫β势骷S商排名2021營2021營收 (百萬美元)1體023olfspeed45%62020營收 (百萬美元)碳化硅(碳化硅(SiC)行業(yè)發(fā)展存在的挑戰(zhàn)行業(yè)發(fā)展存在的機會和挑戰(zhàn)(1)巨大的市場需求、持續(xù)下行的成本、技術(shù)自主可控的迫切需求和政府政策支持將使行業(yè)迎來發(fā)展契機。襯底制備成本高由于晶體生長速率慢、制備技術(shù)難度較大，大尺寸、高品質(zhì)碳化硅襯底生產(chǎn)成本依舊較高，碳化硅襯底較低的供應(yīng)量和較高的價格一直是制約碳化硅器件大規(guī)模應(yīng)用的主要因素之一，限制了產(chǎn)品在下游行業(yè)的應(yīng)用和推廣。雖然碳化硅襯底和器件工藝逐漸成熟，襯底和器件的價格呈一定下降趨勢，但是目前碳化硅功率器件的價格仍數(shù)倍于硅基器件，下游應(yīng)用領(lǐng)域仍需平衡碳化硅器件的高價格與碳化硅器件優(yōu)越性能帶來的綜合成本下降間的關(guān)系，短期內(nèi)一定程度上限制了碳化硅器件在功率器件領(lǐng)域的滲透率，使得碳化硅材料即使在部分相對優(yōu)勢領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用仍存較大挑戰(zhàn)。人才缺乏半導(dǎo)體材料行業(yè)屬于典型技術(shù)密集型行業(yè)，對于技術(shù)人員的知識背景、研發(fā)能力及操作經(jīng)驗積累均有較高要求，國內(nèi)在高端技術(shù)和人才方面與國外龍頭企業(yè)尚存在差距?？s小技術(shù)差距，需要靠國內(nèi)企業(yè)和研究機構(gòu)持續(xù)投入研發(fā)，完成前期技術(shù)積累工作。1987年，于1993年在美國納斯達(dá)克上市，貳陸公司成立于1971年，于1987年在美國納斯達(dá)克上市，相比于國際巨頭具有數(shù)十年的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，中國由于研發(fā)起步較晚，業(yè)內(nèi)人才和技術(shù)水平仍然較為缺乏，在一定程度上制約了行業(yè)的快速發(fā)展。寬禁帶半導(dǎo)體，寬禁帶半導(dǎo)體的軍事用途使得國外對中國實行技術(shù)和產(chǎn)品禁運和封鎖。寬禁帶半導(dǎo)體是有源相控陣?yán)走_(dá)、毫米波通信設(shè)備、激光武器、“航天級”固態(tài)探測器、耐超高輻射裝置等軍事裝備中的核心組件，因而受到國際上《瓦森納協(xié)定》的出口管制，并且對外收購相關(guān)企業(yè)也會受到西方發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)格審查。內(nèi)企業(yè)難以通過外延式收購進(jìn)行發(fā)展。延設(shè)備國產(chǎn)化率低外延環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘相對較高，對第三方廠商成熟設(shè)備具有較強主要由意大利LPE公司、本Nuflare公司壟斷，占據(jù)全球87%左右市場空間。國內(nèi)相關(guān)設(shè)備廠商市場占有率低，并且國產(chǎn)外延爐廠家多以單腔、水平氣流、手動設(shè)證設(shè)備工藝以及外延工藝，這也制約了行業(yè)發(fā)展。率低國內(nèi)碳化硅襯底廠商天岳先進(jìn)和天科合達(dá)良率約為50%，而國外巨頭Wolfspeed的良率已達(dá)85%，良率偏低造成材料大量浪費，有效產(chǎn)能較低，最終導(dǎo)致襯底價格居高不下，最終導(dǎo)致碳化硅半導(dǎo)體功率器件價格遠(yuǎn)高于硅基半導(dǎo)體器件，率低也是阻礙行業(yè)發(fā)展的因素之一。碳化硅(碳化硅(SiC)行業(yè)發(fā)展存在的機遇行業(yè)發(fā)展存在的機會和挑戰(zhàn)(2)巨大的市場需求、持續(xù)下行的成本、技術(shù)自主可控的迫切需求和政府政策支持將使行業(yè)迎來發(fā)展契機。市場需求旺盛隨著碳化硅器件在5G通信、電動汽車、光伏新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)等行業(yè)的應(yīng)用，碳化硅器件市場需求迅速增長，全球碳化硅行業(yè)呈現(xiàn)產(chǎn)能供給不足的情況。為了保證襯底供給，滿足以電動汽車為代表的客戶未來的增長需求，各大廠商紛紛開始擴產(chǎn)。據(jù)CASAResearch整理，2019年有6家國際巨頭宣布了12項擴產(chǎn)，主要為襯底產(chǎn)能的擴張，其中最大的項目為科銳公司投資近10億美元的擴產(chǎn)計劃，分別在北卡羅來納州和紐約州建造全新的可滿足車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)的8英寸功率和射頻襯底制造工廠。隨著下游市場的超預(yù)期發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈的景氣程度有望持續(xù)向好，碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)也將直接受益。器件成本下行用的替代前景向好2019年是碳化硅產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵年份。與同類硅基產(chǎn)品相比，雖然碳化硅器件價格仍然較高，但是由于其優(yōu)越的性能及價格持續(xù)走低，其綜合成本優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，客戶認(rèn)可度持續(xù)提高。行業(yè)正在通過多種措施降低碳化硅器件成本：在襯底方面，通過增大碳化硅襯底尺寸、升級制備技術(shù)、擴大襯底產(chǎn)能等，共同推動碳化硅襯底成本的降低；在制造方場的開啟，各大器件供應(yīng)商擴產(chǎn)制造，隨著規(guī)模擴大和制造技術(shù)不斷成熟，也帶來制造成本的降低；未來碳化硅器件的價格有望持續(xù)下降，其行業(yè)應(yīng)用將快速發(fā)展。半導(dǎo)體技術(shù)由于寬禁帶半導(dǎo)體的軍事用途使得國外對中國實行技術(shù)禁運和封鎖，國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展對核心技術(shù)國產(chǎn)自主化、實現(xiàn)供應(yīng)鏈安全可控提出了迫切的需求。自主可控趨勢加速了寬禁帶半導(dǎo)體器件的國產(chǎn)化替代進(jìn)程，為寬禁帶半導(dǎo)體行業(yè)帶來了發(fā)展新機遇。在寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域，下游應(yīng)用企業(yè)已在調(diào)整供應(yīng)鏈，支持國內(nèi)企業(yè)。數(shù)家國內(nèi)寬禁帶半導(dǎo)體企業(yè)的上中游產(chǎn)品陸續(xù)獲得了下游用戶驗證機會，進(jìn)入了多個關(guān)鍵廠商供應(yīng)鏈，逐步開始了以銷促產(chǎn)的良性發(fā)展。寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策近年來從國家到地方相繼制定了一系列產(chǎn)業(yè)政策來推動寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2020年8月，國務(wù)院印發(fā)《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，提出聚焦高端芯片、集成電路裝備等關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，在新一代半導(dǎo)體技術(shù)等領(lǐng)域推動各類三屆全國人大四次會議通過的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，提出要大力發(fā)展碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。山東等多省市均出臺了相關(guān)政策支持碳化硅等半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國碳化硅行業(yè)迎來了發(fā)展契機。行業(yè)技術(shù)情況國內(nèi)碳化硅企業(yè)與國外存在明顯發(fā)展差距國內(nèi)外技術(shù)差距國內(nèi)碳化硅企業(yè)與國外存在明顯發(fā)展差距國內(nèi)外技術(shù)差距與國外企業(yè)相比，國內(nèi)企業(yè)從材料到產(chǎn)能、到尺寸到器件應(yīng)用上都與國外存在一定差距，這導(dǎo)致國內(nèi)碳化硅企業(yè)整體競爭力低于國外企業(yè)。國內(nèi)外技術(shù)差距對比國外國內(nèi)4英寸：大批量生產(chǎn)；向6英寸轉(zhuǎn)移<12um延>30um：質(zhì)量控制良好>延>30um：質(zhì)量控制良好二極管：批量生產(chǎn)MOSFET：三代技術(shù)二極管：批量生產(chǎn)MOSFET：少量實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化高溫封裝材料與專用設(shè)備先進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)關(guān)鍵封裝材料與設(shè)備尚未國產(chǎn)沿用硅基封裝結(jié)構(gòu)車規(guī)級測試經(jīng)驗豐富測試經(jīng)驗少車規(guī)級測試經(jīng)驗豐富測試標(biāo)準(zhǔn)尚在摸索測測試標(biāo)準(zhǔn)尚在摸索電動車、新能源發(fā)電等批量應(yīng)用少數(shù)行業(yè)開始滲透、尚未批量應(yīng)用大容量、高頻電力電力應(yīng)用預(yù)研開發(fā)大容量高頻電力電子應(yīng)用預(yù)研開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)閉環(huán)反饋產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)條塊分割研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化加速缺乏IDM龍頭企業(yè)擴大應(yīng)用技術(shù)難點(1)受制于碳化硅長晶速度、加工難度及缺陷密度，碳化硅的成本一直居高不下，成本成為器件應(yīng)用的難題。擴大應(yīng)用技術(shù)難點(1)碳化硅襯底生長“慢”。晶方面主要存在三點難點：對溫度和壓力的控制要求高，其生長溫度在2300℃以上；長晶速度慢，7天的時間大約可生長2cm碳GPaCSi當(dāng)溫度在1412~2830℃之間時，C在熔化cC備技術(shù)才有了突破性的進(jìn)展，菲利普實驗室的科學(xué)家們制備出了尺寸可控、質(zhì)量較高的碳化硅單晶，其雜質(zhì)濃度較低且可控，被稱之為“Lely法碳化硅晶體生長主流工藝比較生長速生長速度 (mm/h)0.2-0.4高溫化學(xué)氣相沉積/HTPVD4H&6H22000.3-1.0可持續(xù)的原料、可調(diào)整的參數(shù)、一體化的設(shè)備速率和缺陷控制液相外延/LPE4H&6H1460-18000.5-2.0類似提拉法金屬雜質(zhì)、硅溶液碳的溶解度有限住友等主要廠商Wolfspeed、貳陸、道康寧、Sicrystal、天岳、天科缺點半絕緣制造困難、生長厚度受限、沒有一體化設(shè)備生長工藝物理氣相傳輸/PVT生長溫度(℃)最成熟最常用4H&6H2200-2500優(yōu)點晶型擴大應(yīng)用技術(shù)難點(2)受制于碳化硅長晶速度、加工難度及缺陷密度，碳化硅的成本一直居高不下，成本成為器件應(yīng)用的難題。擴大應(yīng)用技術(shù)難點(2)國內(nèi)碳化硅外延生長速度慢，鮮見100μm/h以上外延速率工藝報道備SiC外延層的方法有：液相外延法、分子束外延生長法、磁控濺射法、升華外延法、和CVD法等。其中，液相外延法、分子束外延生長法、的意義重大。GaN/SiC及GaN/AlN/SiC外延生長模式示意圖國碳化硅晶體生長主流工藝比較生長工生長工藝液相外延法/LPE分子束外延生長/MBE化學(xué)氣相沉積/CVD設(shè)備需求簡單、成本較低很難控制好外延層的表面形貌、設(shè)備不能同時外延多片晶圓限制批量生產(chǎn)外延層仍存在各種缺陷、外延生長工藝仍需不斷優(yōu)化設(shè)備真空要求度高、成本高昂、生長外延層速率慢生長厚外延層時能夠?qū)ιL速率精確控制可在低生長溫度下生長不同的晶型外延層優(yōu)點缺點擴大應(yīng)用技術(shù)難點(3)受制于碳化硅長晶速度、加工難度及缺陷密度，碳化硅的成本一直居高不下，成本成為器件應(yīng)用的難題。擴大應(yīng)用技術(shù)難點(3)碳化硅襯底加工“難”—切片碳化硅單晶的加工過程主要分為切片、薄化和拋光。全球碳化硅制造加工技術(shù)和產(chǎn)業(yè)尚未成熟，在一定程度上限制了碳化硅器件市場的發(fā)，切片的性能決定了后續(xù)薄化、拋光的加工水平。切片加工易在晶片表面和亞表面產(chǎn)生裂紋，增硅器件制造技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)的鋸切工具如內(nèi)圓鋸片、金不同切割工藝的性能對比磨料切片激光切割冷分離電火花切割工磨料切片激光切割冷分離電火花藝材料去除原理磨料研磨脈沖激光改性激光改性脈沖火花放電蝕除切縫寬度/μm總厚度變化/μm擴大應(yīng)用技術(shù)難點(4)受制于碳化硅長晶速度、加工難度及缺陷密度，碳化硅的成本一直居高不下，成本成為器件應(yīng)用的難題。擴大應(yīng)用技術(shù)難點(4)碳化硅襯底加工“難”—薄化尺寸碳，為了解決這些問題，目前主要的技術(shù)包括超聲振動輔助磨在線電解修整輔助磨削。薄化工藝中晶片材料去除率和磨料粒徑大小、密度、研磨盤轉(zhuǎn)速、研磨壓力等因素密切相關(guān)。超聲振動輔助磨削在線電解修整輔助磨削擴大應(yīng)用技術(shù)難點(5)受制于碳化硅長晶速度、加工難度及缺陷密度，碳化硅的成本一直居高不下，成本成為器件應(yīng)用的難題。擴大應(yīng)用技術(shù)難點(5)碳化硅襯底加工“難”—拋光方向在學(xué)腐蝕和機械除去。作為單晶襯底加工的最后一道工藝，化學(xué)機械拋光是實現(xiàn)碳化硅襯底全局平坦化的常用方法，也是保證被加工表面實現(xiàn)超光滑、無缺陷損傷的關(guān)鍵工不同切割工藝的性能對比光催化輔助化學(xué)機械拋光(PCMP)超聲輔助化學(xué)機械拋光(UCMP)常壓等離子體輔助磨料拋光(PAP)工藝技術(shù)化光催化輔助化學(xué)機械拋光(PCMP)超聲輔助化學(xué)機械拋光(UCMP)常壓等離子體輔助磨料拋光(PAP)工藝技術(shù)拋光工藝原理示意主要拋光條件傳統(tǒng)膠體二氧化硅磨料+氧化劑H2O2對金剛石磨料拋光后的磁流變液(主要成分羥基鐵等離子體晶片進(jìn)行ECMP，磨料粉)+H2O2+Fe3O4+(He∶H2O=98∶2)+氧化為CeO2金剛石磨料鈰磨料紫外線+SiO2磨料+TiO2+(NaPO3)6+H2O2氧化超聲+膠體二氧化硅磨料+多孔聚氨酯拋光墊+H2O2去除原理化學(xué)氧化+磨料磨損陽極的表面氧化+軟磨料的機械拋光化學(xué)腐蝕+磁流變拋光等離子體氧化+磨料磨損紫外光催化蝕+磨料磨超聲振動+化學(xué)氧化+磨料磨損加工效果MRR0.1~0.2μm/hMRR3.62μm/hMRR5.31μm/hMRR0.185μm/hMRR0.95μm/hMRR1.057μm/h擴大應(yīng)用技術(shù)難點(6)受制于碳化硅長晶速度、加工難度及缺陷密度，碳化硅的成本一直居高不下，成本成為器件應(yīng)用的難題。擴大應(yīng)用技術(shù)難點(6)碳化硅缺陷密度去除工藝壁壘“高”，導(dǎo)致晶體生長過程中存在原生內(nèi)應(yīng)力及由此誘生的位錯、層錯等缺陷，其可靠性備受關(guān)注。在密閉高對于微管缺陷，2010年以前研究工作比較多。現(xiàn)階段研發(fā)和商用的SiC襯底微管密度都得到了有效控制，根據(jù)《半絕緣碳化硅單晶襯底的SiC104/cm2。當(dāng)前減少SiC晶錠擴展缺陷的最顯著技術(shù)是“重復(fù)a面生長法”，SiC單晶中微管閉合及短微管形成的圖片和示意圖降低成本技術(shù)路徑擴大晶圓尺寸、改進(jìn)碳化硅長晶工藝及改進(jìn)切片工藝將有利于降低成本降低成本技術(shù)路徑對于降低成本，從市場上的動態(tài)來看，主要有擴大晶圓尺寸、改進(jìn)碳化硅長晶工藝及改進(jìn)切片工藝等三個方向。尺寸根據(jù)Wolfspeed最新資料，從6寸轉(zhuǎn)向8寸晶圓，碳化硅芯片 (32mm2)數(shù)量有望從448顆增加到845顆，增加了75%。8英寸SiC襯底的基面和螺紋螺釘密度分別為684cm-2和289cm-2?；瘜W(xué)機械拋光后，表面質(zhì)量得到改善，有66個缺陷。碳化硅外延可以實現(xiàn)略高于GTAT公司的預(yù)估，相對于6寸晶圓平臺，預(yù)計8寸襯底的引入將使整體碳化硅器件成本降低20-35%。而最初投放市場的8寸SiC襯底厚度為500微米。盡管晶體成本會略微上漲，但是由于更厚的晶體可以切出更多的襯底片，預(yù)計也有望進(jìn)一步降低器件生產(chǎn)成本。升長晶速度2021年8月5日，住友官網(wǎng)提到了他們利用一種所謂的MPZ技術(shù)，生長了高質(zhì)量、低成本的SiC襯底和SiC外延片，消除了表面缺陷和基面位錯(BPD)，無缺陷區(qū)(DFA)了5倍左右，相比普通的LPE法速度提升了200倍。住友MPZ(多參數(shù)和區(qū)域控制)溶液生長技術(shù)lit翻倍ColdSplit技術(shù)分割碳化硅晶圓，從而使得單個晶圓的芯片數(shù)量翻倍2018年11月12日，英飛凌科技股份公司收購了位于德累斯頓的初創(chuàng)公司SiltectraGmbH。該初創(chuàng)公司開發(fā)了一種創(chuàng)新技術(shù) (ColdSplit)，可有效處理晶體材料，同時最大限度地減少材料損耗。與普通鋸切割技術(shù)相比，Siltectra開發(fā)出了一種分解晶體材料的新技術(shù)，能夠?qū)⒉牧蠐p耗降到技術(shù)。該技術(shù)同樣適用于碳SiC，并將在其現(xiàn)有的德累斯頓工廠、以及英飛凌(奧地利)菲拉赫工廠實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。2015年，Siltectra冷切割技術(shù)同時獲得了“紅鯡魚”歐洲前100和世界前100技術(shù)研究大獎，同年，被歐洲半導(dǎo)創(chuàng)新谷評為2015年最佳創(chuàng)業(yè)路演項目。冷切割技術(shù)是迄今為止第一也是唯一能在半導(dǎo)體級實現(xiàn)20到200微米厚度無損切割的技術(shù)。憑借著全能的特性，冷切割技術(shù)能完美運用于硅片切割和研磨市場。因此，此項技術(shù)的潛能也只受限于硅片切割和研磨市場的大小。Siltectra稱其知識產(chǎn)權(quán)組合現(xiàn)在由70個專利族組成，總共擁有200項專利。這些專利的組合涵蓋了與該公司基于激光的晶圓薄化工藝相關(guān)的每項創(chuàng)新。據(jù)Siltectra稱，其冷分裂技術(shù)在幾分鐘內(nèi)就可以以極高的精度將晶圓薄到100微米及以下，并且?guī)缀鯖]有材料損失。產(chǎn)業(yè)鏈上游分析—襯底襯底定義與分類根據(jù)電化學(xué)性質(zhì)不同，襯底分為導(dǎo)電型和半絕緣型襯底定義與分類率。襯底分類：從電化學(xué)性質(zhì)差異來看，碳化硅襯底材料可以分為導(dǎo)電型襯底(電阻率區(qū)間15~30mΩ·cm)和半絕緣型襯底(電阻率高于105Ω·cm)。這兩類襯底經(jīng)外延生長后分別用于制造功率器件、射頻器件等分立器件。其中，半絕緣型碳化硅襯底主要應(yīng)用于制造氮化鎵射頻器件、光電器件等。通過在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層，制得碳化硅基氮化鎵外延片，可進(jìn)一步制成HEMT等氮化鎵射頻器件。導(dǎo)電型碳化硅襯底主要應(yīng)用于制造功率器件。與傳統(tǒng)硅功率器件制作工藝不同，碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅襯底上，需在導(dǎo)電型襯半絕緣型和導(dǎo)電型碳化硅襯底的對比種類種類電阻率尺寸外延適用環(huán)境器件應(yīng)用領(lǐng)域底上生長氮化鎵外延高溫層工作環(huán)境型碳化硅襯底延層用于5G通信、衛(wèi)星、雷達(dá)等領(lǐng)域化硅二極管、碳化硅MOSFET等功率通、智能電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域低電阻率：電m電襯底底器件件終端應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)景氣，終端應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)景氣，碳化硅襯底市場規(guī)模穩(wěn)定增長碳化硅襯底市場規(guī)模在尺寸、良率、產(chǎn)能等方面中國襯底企業(yè)明顯落后于國外企業(yè)2027年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場規(guī)模將增至21.6億美2027年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場規(guī)模將增至21.6億美元受下游民用領(lǐng)域的持續(xù)景氣，如新能源汽車與光伏，導(dǎo)電型SiC.8億美元，復(fù)合增長率為26%。預(yù)計2027年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場規(guī)模將增長據(jù)，全球6英寸導(dǎo)電型襯底需求從2020年的超8萬片增長至2025年的20全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場規(guī)模(億美元)25.0021.6020.0016.2015.0012.219.0710.006.843.802.320.002018年2019年2020年2021年2022E2023E2024E2025E2026E2027E數(shù)據(jù)來源：Yole，億渡數(shù)據(jù)2.805.00.7022026年全球半絕緣型SiC襯底市場規(guī)模將增至4.33億美元受益于5G基建加快布局和全球地緣政治動蕩，半絕緣型SiC襯底市場增長空間巨大。根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，2021年全球半絕緣型C此外，根據(jù)中國寬禁帶功率半導(dǎo)體及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)，2020年全球4英寸半絕緣型SiC晶片的市場需求約4萬片，6英寸全球半絕緣型碳化硅襯底市場規(guī)模(億美元)4.333.783.262.8132.42.80.5210.502019年2020年2021年2022E2023E2024E2025E2026E數(shù)據(jù)來源：Yole，億渡數(shù)據(jù)4.543.52.52國內(nèi)襯底企業(yè)技術(shù)水平明顯落后于國外企業(yè)國內(nèi)外襯底差距國內(nèi)襯底企業(yè)技術(shù)水平明顯落后于國外企業(yè)國內(nèi)外襯底差距國外主流大廠在尺寸、良率、產(chǎn)能等方面均領(lǐng)先于中國本土襯底企業(yè)，正陸續(xù)推出8英寸襯底。SiCSiC主流大廠正陸續(xù)推出8英寸襯底，國內(nèi)以4、6英寸為主發(fā)出了6英寸導(dǎo)電性碳化硅襯底和高純半絕緣碳化硅襯底。其中天提各企業(yè)在襯底尺寸方面的研發(fā)進(jìn)度襯底尺寸CREE貳陸羅姆天岳先進(jìn)天科合達(dá)4寸成功研制并規(guī)模成功研制并規(guī)模成功研制并規(guī)成功研制并規(guī)化生產(chǎn)化生產(chǎn)?；a(chǎn)?；a(chǎn)成功研制并規(guī)模化生產(chǎn)6寸2012年全球首次成功研制并規(guī)?；a(chǎn)成功研制并規(guī)模成功研制并規(guī)化生產(chǎn)?；a(chǎn)2014年國內(nèi)首次成生產(chǎn)8寸成功研制，2019年宣布產(chǎn)線建設(shè)計劃2015年全球首次成功研制，2019年宣布產(chǎn)線建設(shè)計劃未披露未披露2020年啟動研發(fā)成功研制，2019年宣布產(chǎn)線建設(shè)計劃國國內(nèi)襯底產(chǎn)品在良率、產(chǎn)能、尺寸上與國外產(chǎn)品仍存在一定差距，襯底產(chǎn)能規(guī)模也遠(yuǎn)低于國外企業(yè)，導(dǎo)電型襯底和半絕緣型襯底尺寸與國外企業(yè)相比均相差一代，這導(dǎo)致國內(nèi)碳化硅器件技術(shù)落后企業(yè)。國內(nèi)外技術(shù)、產(chǎn)能差距對比材料端良率天岳先進(jìn)和天科合達(dá)良率約50%Wolfspeed良率達(dá)85%良率、可靠性和穩(wěn)定性有差距產(chǎn)能20-30萬片/年(天科合達(dá)、東天岳等)產(chǎn)能存在較大差距導(dǎo)電型襯底從4英寸向6英寸在逐步過渡，6英寸襯底開始規(guī)模化生產(chǎn)或者開始建設(shè)產(chǎn)線，2-3年內(nèi)會有大量產(chǎn)線實現(xiàn)量產(chǎn)，8英寸導(dǎo)電型襯底少數(shù)企業(yè)研發(fā)成功。位錯密度5000個/㎝2以6英寸為主，Wolfspeed已有8英寸樣品出貨，未來5年將達(dá)到量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。位錯密度1000個/cm2尺寸相差一代半絕緣型襯底國內(nèi)主要半絕緣襯底集中在2-4英寸半絕緣襯底和外延由4英寸向6英寸線轉(zhuǎn)移，4英寸線3-5年逐漸淘汰尺寸相差一代器件二極管SBD量產(chǎn)，三極管MOSFET研發(fā)成功三極管量產(chǎn)，批量用在器件上國內(nèi)二極管晚一代，三極管未量產(chǎn)50-60萬片/年 (Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、羅姆)山襯底市場集中度高，國外廠商在兩類襯底市場均占主要份額襯底競爭格局襯底市場集中度高，國外廠商在兩類襯底市場均占主要份額襯底競爭格局海外巨頭高度壟斷，國產(chǎn)廠商潛力巨大，襯底市場海外走向8英寸，國內(nèi)呈現(xiàn)后發(fā)優(yōu)勢。不同類型襯底產(chǎn)品在生產(chǎn)技術(shù)存在差距。半絕緣型SiC目前主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為4-6英寸;導(dǎo)電型碳化硅襯底目前主流的襯底產(chǎn)品規(guī)格為6VI。半絕緣天岳占比30%；導(dǎo)電型天科合達(dá)和山東天岳占比1.7%和0.5%。2020年全球半絕緣型碳化硅襯底份額情況2020年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底份額情況2020年全球碳化硅襯底市場份額情況其它,2%天岳先進(jìn),30%WolfSpeed,33%山東天岳,天科合達(dá)山東天岳,天科合達(dá),0.50%1.70%Ⅱ-Ⅵ,35%SiCrystal,12%Ⅱ-Ⅵ,16%其它,16%天岳先進(jìn),3%天科合達(dá),3%WolfSpeed,天科合達(dá),3%WolfSpeed,62%SiCrystal,20%Ⅱ-Ⅵ,13%數(shù)據(jù)來源：Yole，Gartner，CASA，億渡數(shù)據(jù)整理未來碳化硅襯底將向大尺寸發(fā)展，未來碳化硅襯底將向大尺寸發(fā)展，并且價格將下降襯底發(fā)展趨勢未來在技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模經(jīng)濟推動下，產(chǎn)線將向大尺寸轉(zhuǎn)移，全全球SiC市場6英寸量產(chǎn)線正走向成熟，領(lǐng)先公司已進(jìn)軍8英寸市場。目前包括羅姆、Ⅱ-Ⅵ、Wolfspeed已具備成熟6英寸SiC襯底產(chǎn)線，正在向8英寸市場進(jìn)行開拓，例如，Wolfspeed的第一條8英寸SiC產(chǎn)線已在2022年Q2開始生產(chǎn)，標(biāo)志著全球第一條8英寸SiC產(chǎn)線的投產(chǎn)。國內(nèi)正在開發(fā)項目以6英寸為主。目前雖然國內(nèi)大部分公司還是以4寸產(chǎn)SiC襯底技術(shù)也在逐步提升大尺寸產(chǎn)線的規(guī)模經(jīng)濟將會體現(xiàn)，目前國內(nèi)6英寸的量產(chǎn)時間差距縮小至7年。更大的晶圓尺寸可以帶來單片芯片數(shù)量的提升、提高產(chǎn)出率，以及降低邊緣芯片的比例，研發(fā)和良率損失部分成本也將保持在7%左右，從而提升晶圓利用率。從4英寸、6英寸到8英寸的芯片數(shù)量變化尺寸Die顆數(shù)邊緣Die占比(%)產(chǎn)線向大尺寸轉(zhuǎn)移4英寸寸84544825%%7%并且襯底價格會進(jìn)一步下探。SiCSiC襯底價格將下降襯底直徑及大直徑襯底占比將不斷增加，助力全產(chǎn)業(yè)鏈降本。預(yù)計未來30年，大尺寸襯底的比例將不斷增加，在大部分襯底提供商具備新型大尺寸量產(chǎn)能力，一輪尺寸更新周期迭代完成后，襯底單位面積價格會迎來相對快速的降低。SiC襯底價格會隨著尺寸增加有所下降，同時進(jìn)一步帶來銷量的穩(wěn)步上升。目前襯底發(fā)展最重要的方向趨勢是擴大直徑，這會降低襯底生產(chǎn)成本，進(jìn)而降低售價，價格的下降也會加速SiC襯底在各領(lǐng)域內(nèi)的滲透。根據(jù)CASA數(shù)據(jù)預(yù)測，SiC襯底和外延隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)逐步成熟(良率提升)和產(chǎn)能擴張 (供給提升)，預(yù)計襯底價格將以每年8%的速度下降。SiC襯底價格發(fā)展趨勢(RMB/cm2)60.148.1230.12020年2025E2030E2035E2040E2045E數(shù)據(jù)來源：CASA，《第三代半導(dǎo)體電力電子技術(shù)路線圖(2018)》，億渡數(shù)據(jù)整理57.9襯底產(chǎn)能布局(1)目前國內(nèi)襯底產(chǎn)能布局以4-6英寸為主，主要因為尚未突破8英寸技術(shù)襯底產(chǎn)能布局(1)目前已有25家企業(yè)已在襯底環(huán)節(jié)布局，新項目投資額約為300億元。公司已有產(chǎn)能同光晶體2020年1-8月供貨1.1萬片項目投資額0億項目所在地河北在建產(chǎn)能已建成年產(chǎn)10萬片的4-6英寸襯底廠商，預(yù)計2022年產(chǎn)能達(dá)到10萬片天科合達(dá)江蘇天科合達(dá)項目2019年完工，可實現(xiàn)年產(chǎn)4-8英寸IPO募資9.5億(已終SiC襯SiC襯底6萬片擬IPO募資-年產(chǎn)12萬片6英寸SiC晶片，其中6英寸導(dǎo)電型SiC晶片約為8.2萬片，6英寸半絕緣型SiC晶片約為3.8萬片；SiC襯底生產(chǎn)線，項目計劃于2022年年初完工投產(chǎn)，建成后可年產(chǎn)SiC襯底12萬片；另深圳投資22億元SiC襯底及外延片項目，天科合達(dá)占股25%山東天岳6882346英寸半絕緣型和6英寸導(dǎo)電性襯底已形成小批量銷售，SiC襯底2020年產(chǎn)量4.75萬片IPO-20億上海臨港項目2022年試生產(chǎn)，預(yù)計2026年100%達(dá)產(chǎn)，主要生產(chǎn)6英寸導(dǎo)電型SiC半導(dǎo)體材料東尼電子603595定增-4.69億吳興定增-擬建SiC半導(dǎo)體材料項目，12萬片/年SiC材料天通股份子公司凱成半導(dǎo)體從事SiC晶體材料的生產(chǎn)研發(fā)，目600330前業(yè)務(wù)處于前期中試產(chǎn)階段露笑科技002617一期2021年9月份可實現(xiàn)6英寸導(dǎo)電型SiC襯底片的小批量試生產(chǎn)100億合肥市第一期預(yù)計投資21億，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)24萬片導(dǎo)電型SiC襯底、5萬片外延片中電科2所年產(chǎn)10萬片4-6英寸n型SiC單晶片、5萬片4-6英寸高純半絕緣型SiC單晶片西超芯星公司已實現(xiàn)6英寸SiC單晶襯底生產(chǎn)南京爍科晶體年產(chǎn)已達(dá)10萬片，銷售3萬片以上，預(yù)計2021年銷售4萬片。4-6英寸SiC襯底片完全掌握“切磨拋”工藝山西8英寸SiC襯底片研發(fā)成功，即將量產(chǎn)，預(yù)計在建項目投產(chǎn)后實現(xiàn)年產(chǎn)能15萬片，全球前三中科鋼研4英寸導(dǎo)電型及高純半絕緣型SiC晶體及襯底南通15.5億，滁州7億，青島10億南通：可年產(chǎn)石墨烯碳納米電熱膜1200萬延米、4英寸N型SiC晶體襯底片5萬片、6英寸N型SiC晶體襯底片5萬片、4英寸高純度半絕緣型SiC晶體襯底片1萬片、4/6英寸SiC電力電子芯片6萬片。青島：5萬片4英寸SiC晶體襯底片，5000片4英寸高純度半絕緣型SiC晶體襯底片。滁州：SiC晶體和襯底片項目國宏中能4-6英寸導(dǎo)電型和半絕緣襯底片，2021年6月產(chǎn)線建成，全部投產(chǎn)后，SiC襯底年產(chǎn)能超10萬片/年7億山東年產(chǎn)11萬片SiC襯底片項目2021年1月啟動試生產(chǎn)。襯底產(chǎn)能布局(2)目前國內(nèi)襯底產(chǎn)能布局以4-6英寸為主，主要因為尚未突破8英寸技術(shù)襯底產(chǎn)能布局(2)目前已有25家企業(yè)已在襯底環(huán)節(jié)布局，新項目投資額約為300億元。公司博蘭特已有產(chǎn)能項目投資額0億項目所在地金華在建產(chǎn)能建設(shè)年產(chǎn)15萬片第三代半導(dǎo)體SiC襯底及年產(chǎn)200萬片用于Mini/Micro-LED顯示技術(shù)的大尺寸藍(lán)寶石襯底研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目華大半導(dǎo)體10.5億浙江寧波計劃年產(chǎn)8萬片4-6寸SiC襯底及外延片、SiC基氮化鎵外延片研制已完成6英寸第三代半導(dǎo)體襯底制備，正在進(jìn)行8英寸科友半導(dǎo)體研制0億哈爾濱項目達(dá)產(chǎn)后可形成年產(chǎn)高導(dǎo)晶片近10萬片，高純半絕緣晶體1000公斤的產(chǎn)能；PTV-SiC晶體生長成套設(shè)備年產(chǎn)銷200臺套天達(dá)晶陽7.3億河北清河一期年產(chǎn)4-6英寸SiC晶片2.8萬片(2021年6約投產(chǎn)運營)，二期年產(chǎn)6-8英寸SiC晶片9.2萬片年產(chǎn)SiC晶圓片15萬片。達(dá)產(chǎn)后預(yù)計年產(chǎn)4英寸SiC晶微芯長江圓片3萬片、6英寸12萬片。2021年Q3完成廠房建設(shè)，年底試銷13.5億安徽銅陵五豐半導(dǎo)體吉林長春將建一條月產(chǎn)5000片的4英寸砷化鎵、氮化鎵、磷化銦晶圓生產(chǎn)線溢泰半導(dǎo)體一期項目建成21億年產(chǎn)6萬片6英寸SiC晶片等6個子項目企業(yè)；SiC年產(chǎn)能已達(dá)2萬片，未來三年將達(dá)到8萬片企業(yè)；SiC年產(chǎn)能已達(dá)2萬片，未來三年將達(dá)到8萬片2022年，中電化合物的目標(biāo)是在現(xiàn)有的生產(chǎn)規(guī)?；A(chǔ)上，產(chǎn)能提高三倍，產(chǎn)值提升3倍，做8寸SiC先鋒。優(yōu)晶6英寸SiC產(chǎn)線昆山21年底SiC生產(chǎn)線將擴容至100臺，年產(chǎn)10萬片6英寸產(chǎn)品晶格領(lǐng)域7.5億北京建設(shè)4-6英寸液相法SiC晶體中試生產(chǎn)線青島瀚海9億建設(shè)300臺SiC長晶爐，后期建設(shè)SiC外延片項目；預(yù)計在2022年9月達(dá)產(chǎn)荃芯4.1億山西銅川SiC長晶項目中國電科300臺單晶生產(chǎn)設(shè)備，具備年產(chǎn)7.5萬片SiC單晶襯底的產(chǎn)能50億山西太原整個項目建成后，將具備年產(chǎn)10萬片4-6英寸N型SiC單晶晶片、5萬片5-6英寸高純半絕緣型SiC單晶晶片的生產(chǎn)能力產(chǎn)業(yè)鏈上游分析—外延外延片定義與分類碳化硅襯底無法直接加工，需要在襯底上面再生長一層薄膜外延片定義與分類碳化硅襯底無法直接加工，需要生長一層薄膜后在進(jìn)行加工，導(dǎo)電型襯底生長出同質(zhì)外延層，半絕緣型襯底生長出異質(zhì)外延層。1、定義：外延工藝是指在碳化硅襯底的表面上生長一層質(zhì)量更高的單晶材料，在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層，稱為異質(zhì)外延；在導(dǎo)電型碳化硅襯底表面生長一層碳化硅外延層，則稱為同質(zhì)外延。2、重要性：外延工藝是整個產(chǎn)業(yè)中的一種非常關(guān)鍵的工藝。由于現(xiàn)在所有的器件基本上都是在外延上實現(xiàn)，所以外延的質(zhì)量對器件的性能影響非常大，但是外延的質(zhì)量又受到晶體和襯底加工的影響，處在一個產(chǎn)業(yè)的中間環(huán)節(jié)，對產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到非常關(guān)鍵的作用。3、關(guān)鍵參數(shù)：碳化硅外延材料的最最關(guān)鍵參數(shù)是厚度和摻雜濃度。外延的參數(shù)其實主要取決于器件的設(shè)計，根據(jù)器件的電壓等級不同，外延參數(shù)也不同。4、缺陷的影響：碳化硅晶體生長的過程中會不可避免地產(chǎn)生缺陷、引入雜質(zhì)，導(dǎo)致襯底材料的質(zhì)量和性能都不夠好。而外延層的生長可以消除襯底中的某些缺陷，使晶格排列整齊。控制碳化硅外延缺陷是制備高性能器件的關(guān)鍵，缺陷會對碳化硅功率器件的性能和可靠性有嚴(yán)重影響。TSD和TED基本不影響最終的碳化硅器件的性能，而BPD會引發(fā)器件性能的退化。堆垛層錯、胡蘿卜缺陷、三角形缺陷、掉落物等缺陷，一旦出現(xiàn)在器件上，器件就會測試失敗，導(dǎo)致良率降低。SiC外延缺陷對器件的影響厚厚度(μm)61200V1500V1E161700V2125V7E153300V4125V3E16500V8125V1.2E15010000V12500V7E149515000V18750V4E14濃度(cm^3)2.5E16750V600VSiC外延缺陷對器件的影響無，但會引發(fā)局部載流子壽命降低TED(無蝕坑)無無無，但會引發(fā)局部載流子壽命降低BPD(包括界面位錯、半環(huán)換陣列)無，但會引發(fā)體二極管退化雙極退化(導(dǎo)通電阻及漏電流增加)內(nèi)生堆垛層錯VB降低(20%~50%)VB降低(20%~50%)VB降低(20%~50%)胡蘿卜缺陷、三角形缺陷VB降低(30%~70%)VB降低(30%~70%)VB降低(30%~70%)掉落物缺陷VB降低(50%~90%)VB降低(50%~90%)VB降低(50%~90%)ETJFET無缺陷/器件TSD(無蝕坑)無，但會引發(fā)體二極管退化SBD無利用載氣(H2)將反應(yīng)源氣體(如SiH4、C3利用載氣(H2)將反應(yīng)源氣體(如SiH4、C3H8等)輸送到生長室內(nèi)的熱區(qū)外延片制作方法1、外延是一種常用的單晶薄膜制備技術(shù)，和Si器件工藝有所區(qū)別，幾乎所有的SiC電力電子器件工藝均在4H-SiC同質(zhì)外延層上實現(xiàn)，襯底只是起到支撐和導(dǎo)電的作用。現(xiàn)階段SiC薄膜外延的方法主要包括：化學(xué)氣相淀積(CVD)、分子束外延(MBE)、液相外延法(LPE)、脈沖激光淀積和升華法(PLD)等。2、化學(xué)氣相沉積(CVD)是最為普及的4H-SiC外延方法。其優(yōu)勢在于生長過程中氣體源流量、反應(yīng)室溫度以及壓力均可以有效控制，大幅降低了外延過程中的隨機因素，工藝穩(wěn)定性好；外延過程中通過調(diào)整各種氣體的流量可以精準(zhǔn)控制外延層的厚度、摻雜濃度以及摻雜類型，工藝可控性強。廣東天域采用CVD法生產(chǎn)碳化硅外延片，在中國擁有最多的碳化硅外延爐-CVD。3、對比液相外延法/LPE，分子束外延生長/MBE法和化學(xué)氣相沉積/CVD，MBE法制備的SiC外延層的質(zhì)量最好，缺陷最少，但是生長速率較慢。在工業(yè)化生產(chǎn)方面考慮，由于MBE法和LPE法生長的速率比較小，無法滿足工業(yè)化生長的需求，而CVD法的生長速率較高，滿足條件。同時，CVD法能夠直接制備出復(fù)雜的半導(dǎo)體器件且CVD系統(tǒng)比較簡單易操作，成本較低。CVD法制作SiC外延片過程 SiC襯底材料清洗材料加熱升溫沉積生長通入反應(yīng)氣體沉積生長通入反應(yīng)氣體SiH4和C3H8襯底材料表面生長SiC晶體源氣源氣體被熱分解成單個原子或一兩個原子團(tuán)，通過擴散、遷移過程連續(xù)不斷地到達(dá)襯底表面而生成所需要的薄膜材料熱熱壁式水平外延爐常用設(shè)備常用反應(yīng)前驅(qū)氣體氮氮氣N2和三甲基鋁(TMA)摻雜源11500~1650℃典型生長溫度范圍55~30μm/h生長速率SiC外延外延層三種生長方式優(yōu)缺點對比優(yōu)點優(yōu)點很難控制好外延層的設(shè)備需求簡單、成本較低分子束外延生長/MBE可在低生長溫度下生長不同的晶型外延層設(shè)備真空要求度高、成本高昂、生長外延層速率慢化學(xué)氣相沉積/CVD生長厚外延層時能夠?qū)ιL速率精確控制外延層仍存在各種缺陷、外延生長工藝仍需不斷優(yōu)化表面形貌、設(shè)備不能同時外延多片晶圓限制批量生產(chǎn)液相外延法/LPE缺點n型外延片通過臺階流生長實現(xiàn)一定厚度和摻雜的碳化硅外延材料臺階流生長模型p型外延片使外延表面形成高密度的納米級外延臺階結(jié)合4°斜切的4H-SiC單晶襯底+臺階控制生長技術(shù)CVD外延工藝臺階流生長技后續(xù)發(fā)展可在1500℃左右溫度下制備均一相的外延層實現(xiàn)低溫生長生長溫度可降至1200℃甚至更低而不產(chǎn)生3C-SiC夾雜相穩(wěn)定晶型控制優(yōu)點/缺陷無法阻斷基平面位錯(缺點)生長速率受到較大影響(缺點) CVD法技術(shù)路線n型外延片通過臺階流生長實現(xiàn)一定厚度和摻雜的碳化硅外延材料臺階流生長模型p型外延片使外延表面形成高密度的納米級外延臺階結(jié)合4°斜切的4H-SiC單晶襯底+臺階控制生長技術(shù)CVD外延工藝臺階流生長技后續(xù)發(fā)展可在1500℃左右溫度下制備均一相的外延層實現(xiàn)低溫生長生長溫度可降至1200℃甚至更低而不產(chǎn)生3C-SiC夾雜相穩(wěn)定晶型控制優(yōu)點/缺陷無法阻斷基平面位錯(缺點)生長速率受到較大影響(缺點)1、早期碳化硅是在無偏角襯底上進(jìn)行外延生長，但受多型體混合影響，實際外延效果并不理想，難以進(jìn)行器件制備。后來出現(xiàn)的臺階生長技術(shù)方法將這個問題有效解決，成為主流的碳化硅外延技術(shù)方案；隨后引入TCS，使碳化硅外延生長速率得到大幅提升。2、1980年提出的臺階流生長模型，這對外延的發(fā)展、對外延的質(zhì)量都起到了非常重要的作用。臺階流生長方法能夠在不同偏角下斜切碳化硅襯底，這種方法的優(yōu)點在于不僅能夠?qū)崿F(xiàn)低溫生長，而且能夠穩(wěn)定晶型控制，但缺陷在于無法阻斷基平面位錯和對襯底材料造成浪費。3、后來引入TCS，突破臺階控制外延法的限制，可以同時實現(xiàn)生長速率大幅提升和質(zhì)量的有效控制，非常有利于SiC厚膜外延生長。TCS法可以實現(xiàn)生長速率達(dá)到傳統(tǒng)的生長速率10倍以上，不光是生產(chǎn)速率得到提升，同時也使質(zhì)量得到大大的控制，尤其是對于硅滴的控制，所以說對于厚膜外延生長來說是非常有利的。臺階流生長SiC外延技術(shù)方法優(yōu)缺點合溫和襯底偏角是實現(xiàn)SiC延快速高量制備的表面缺陷密度顯著增加(缺點)背景氮摻雜濃度顯著增加(缺點)對對襯底材料造成浪費(缺點)外延技術(shù)進(jìn)展域，碳化硅外延的技術(shù)相對比較成熟，高壓領(lǐng)域外延技術(shù)發(fā)展相對滯后外延技術(shù)進(jìn)展1、電壓越高對外延厚度和摻雜濃度均勻性要求越高，高壓生產(chǎn)難度較大。一般低壓在600伏，需要的外延的厚度可能就是6μm左右，中壓1200-1700伏，需要的外延厚度就是10-15μm。高壓10000V以上，需要100μm以上。因此隨著電壓的增加，外延厚度隨之增加，高質(zhì)量外延片的制備也就非常難，尤其在高壓領(lǐng)域，重要的就是缺陷的控制。2、在中、低壓應(yīng)用領(lǐng)域，碳化硅外延的技術(shù)相對比較成熟。外延片核心參數(shù)厚度、摻雜濃度可以做到相對較優(yōu)的水平，基本上可以滿足中低壓的SBD、JBS、MOS等器件的需求。3、在高壓領(lǐng)域外延的技術(shù)發(fā)展相對比較滯后。目前外延片需要攻克的難關(guān)還很多，主要參數(shù)指標(biāo)包括厚度、摻雜濃度均勻性、三角缺陷等，缺陷多主要影響大電流的器件制備，大電流需要大的芯片面積。4、從終端應(yīng)用層上來看在碳化硅材料在高鐵、汽車電子、智能電網(wǎng)、光伏逆變、工業(yè)機電、數(shù)據(jù)中心、白色家電、消費電子、5G通信、次世代顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，市場潛力巨大。外延片在不同電壓環(huán)境下的應(yīng)用景和3300V以上的軌道交通和電網(wǎng)系統(tǒng)。硅