SiC產業鏈
關注創建者：第三代半導體聯合創新孵化中心 創建時間：2021-07-15
SiC產業鏈的實例教程
業界猜測，華為做如此周密的全產業鏈戰略投資布局，除了實現供應鏈閉環之外，或將是為了未來建廠。
化硅晶片產業鏈
圖表來源：天科合達招股說明書
襯底常用Lely法制造，國際主流采用6英寸晶圓，正向8英寸晶圓過渡；國內襯底以4英寸為主，主要用于10A以下小電流產品。
全球碳化硅市場呈現寡頭壟斷局面，歐美日企業領先美國全球獨大，全球SiC產量的70%~80%來自美國公司。
海外碳化硅單晶襯底企業主要有Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日鐵住金、Norstel等。其中CREE、II-VI等國際龍頭企業已開始投資建設8英寸碳化硅晶片生產線。
國內企業也在積極研發和探索碳化硅器件的產業化，已經形成相對完整的碳化硅產業鏈體系。中國企業在單晶襯底方面以4英寸為主，目前已經開發出了6英寸導電性SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底。以天科合達和山東天岳為主的SiC晶片廠商發展速度較快，市占率提升明顯。三安光電在SiC方面也在深度布局。
山東天岳、天科合達、河北同光、中科節能均已完成6英寸襯底的研發，中電科裝備研制出6英寸半絕緣襯底。
華潤微擁有3條6英寸產線和一條正在建設的12英寸產線，并擁有國內首條實現商用量產的6英寸碳化硅晶圓生產線。
露笑科技2020年引進碳化硅重磅研發團隊并聯合合肥政府共同投資碳化硅。
碳化硅中游——外延
外延常用PECVD法制造。
國外外延片企業主要有DowCorning、II-VI、Norstel、CREE、羅姆、三菱電機、英飛凌等；器件方面相關主要企業包括英飛凌、CREE、羅姆、意法半導體等。
展開 外延工藝是整個產業中的一種非常關鍵的工藝，由于現在所有的器件基本上都是在外延上實現，所以外延的質量對器件的性能是影響是非常大的，但是外延的質量它又受到晶體和襯底加工的影響，處在一個產業的中間環節，對產業的發展起到非常關鍵的作用。
SiC外延片是SiC產業鏈條
核心的中間環節
目前碳化硅和氮化鎵這兩種芯片，如果想最大程度利用其材料本身的特性，較為理想的方案便是在碳化硅單晶襯底上生長外延層。
碳化硅外延片，是指在碳化硅襯底上生長了一層有一定要求的、與襯底晶相同的單晶薄膜（外延層）的碳化硅片。實際應用中，寬禁帶半導體器件幾乎都做在外延層上，碳化硅晶片本身只作為襯底，包括GaN外延層的襯底。
我國SiC外延材料研發工作開發于“九五計劃”，材料生長技術及器件研究均取得較大進展。主要研究單位有中科院半導體研究所、中電集團13所和55所、西安電子科技大學等，產業化公司主要是東莞天域和廈門瀚天天成。目前我國已研制成功6英寸SiC外延晶片，且基本實現商業化。可以滿足3.3kV及以下電壓等級SiC電力電子器件的研制。不過，還不能滿足研制10kV及以上電壓等級器件和研制雙極型器件的需求。
碳化硅材料的特性
碳化硅材料的特性從三個維度展開：
1.材料的性能，即物理性能：禁帶寬度大、飽和電子飄移速度高、存在高速二維電子氣、擊穿場強高。
展開 藍色圓圈表示只有 SiC 器件的模塊，而橙色圓圈表示使用硅晶體管和 SiC 二極管的模塊。
圖 7：在 Digi-Key 公司【www.digikey.com】看到的關于市售 SiC MOSFET 的價格調查。
03SiC產業鏈
SiC產業鏈分為三大環節：上游的SiC晶片和外延→中間的功率器件的制造（包含經典的IC設計→制造→封裝三個小環節）→下游工控、新能源車、光伏風電等應用。
目前上游的晶片基本被美國CREE和II-VI等美國廠商壟斷；國內方面，SiC晶片商山東天岳和天科合達已經能供應2英寸~6英寸的單晶襯底，且營收都達到了一定的規模（今年均會超過2億元RMB）；SiC外延片：廈門瀚天天成與東莞天域可生產2英寸~6英寸SiC外延片。
▼大陸第三代半導體SiC產業鏈分布圖
▼國際及中國臺灣第三代半導體SiC產業鏈分布圖
目前，美、歐、日廠商在全球碳化硅產業中較為領先，其中美國廠商占據主導地位。隨著中美貿易戰的不斷升級，半導體芯片領域成為了中美必爭之地，伴隨著中興、華為事件，國家越來越重視芯片，高端裝備等領域的國產化。此外，SiC材料和器件在軍工國防領域的重要作用，也越來越突出。SiC外延設備在推動產業鏈國產化過程中，意義尤為重大。
| 來源：本文綜合自EETOP，半導體行業觀察等
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展開 隨著 6 英寸 SiC 單晶襯底和外延晶片的缺陷降低和質量提 高，使得 SiC 器件制備能夠在目前現有 6 英寸 Si 基功率器件生長線上進行，這將進一步降低 SiC 材料和器件成本，推進 SiC 器件和模塊的普及。當前，國際上 600～1700VSiC-SBD、MOSFET已經實現產業化，主流產品耐 壓水平在 1200V 以下，封裝形式以 TO 封裝為主。價格方面，國際上的 SiC 產品價格是對應 Si 產品的 5～6 倍，
正以每年 10%的速度下降，隨著上游材料紛紛擴產上線，未來 2～3 年后市場供應加大，價格將進一步下降， 預計價格達到對應 Si 產品 2～3 倍時，由系統成本減少和性能提升帶來的優勢將推動 SiC 逐步占領 Si 器件的 市場空間。
來源：
1.《一文看懂碳化硅行業》-馭勢資本
2.《碳化硅產業鏈深度解析》-樂晴智庫精選
3.《第三代半導體碳化硅行業深度研究報告》-中信建投證券
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從產業鏈來看，SiC產業鏈條較長，涉及襯底、外延、器件設計、器件制造和封測等一系列環節，各個環節的專業性要求較強，同時對技術和資本投入的要求也很高。
新能源汽車驅動市場加速，國內SiC產業鏈蓄勢待發：
· 根據Yolé預測，碳化硅器件市場將從2019年5億美元增至2025年25億美元，復合增速達30%。其中，新能源汽車作為主驅動力，從2019年2.25億增至2025年15億美元，占整個市場60%，對應復合增速38%。
· 隨著快充需求增加，電動汽車逐步向800V架構過渡，碳化硅滲透加速。
大陸第三代半導體SiC產業鏈分布圖：
資料來源：材料深一度, 方正證券
氮化鎵（GaN）
GaN作為一種寬禁帶材料，和硅等傳統半導體材料相比，能夠在更高壓、更高頻、更高溫度的環境下運行。與SiC相比，GaN在成本方面表現出更強的潛力，且GaN器件是個平面器件，比現有的Si半導體工藝兼容性強，這使其更容易與其他半導體器件集成。
半導體產業的基石是芯片，制作芯片的核心材料按照歷史進程分為三代：第一代半導體材料大部分為目前廣泛使用的高純度硅，第二代化合物半導體材料包括砷化鎵、磷化銦，第三代化合物半導體材料以碳化硅和氮化鎵為代表。
碳化硅是第三代半導體產業發展的重要基礎材料，碳化硅功率器件以其優異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統的高效率
SiC產業鏈一覽
SiC的產業鏈主要由單晶襯底、外延、器件、制造和封測等環節構成。
SiC襯底處于寬禁帶半導體產業鏈的前端，是前沿、基礎的核心關鍵材料。而SiC單晶在自然界極其稀有，幾乎不存在。只能依靠人工合成制備。
由于車規級SiC產品的缺陷控制要求非常高，目前國內SiC模塊產業鏈還不完備，現階段都是采用進口SiC技術，這類產品主要集中在英飛凌、羅姆和Wolfspeed等國際頭部廠商手中，國內產品占比相對較少。
國內廠商如何破局？
全球第三代半導體產業競爭市場顯現出美日歐三足鼎立格局。
在SiC器件的產業鏈中，主要價值量集中于上游碳化硅襯底（
占比50%左右
）。
碳化硅材料具有禁帶寬度大、熱導率高、擊穿電場高等優勢，備受期待。
國內廠商中，華潤微于12月17日發布自主研發量產的1200V SiC MOSFET產品，可應用于新能源汽車OBC、充電樁等場景；三安光電是國內首家完成SiC MOSFET器件量產平臺打造的廠商，目前正加快SiC垂直產業鏈布局；斯達半導的SiC模塊已獲得多個800V平臺電機控制器新定點；欣銳科技是國內高壓車載電控系統龍頭，全系產品采用SiC功率器件，并擁有大量相關技術儲備。
SiC產業鏈
SiC產業鏈分為三大環節
中國 SiC 產業鏈如圖 3 所示，與 Cree、Rohm 類似的全流程布局的有三安光電、世紀金光公司；主要負責 SiC 襯底生產的企業有天科合達、山東天岳；負責 SiC 外延片生產的有東莞天域、廈門瀚天天成；負責器件設計的有臺灣瀚薪、深圳基本半導體；而以集成器件制造（inte?grated device manufacture, IDM）形式生產器件和模塊的企業有泰科天潤、瑞能半導體、匯川技術、宇順電子
