SiC產業鏈的案例
SiC整條產業鏈，華為投全了
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。
一文看懂碳化硅（SiC）產業鏈
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 智芯文庫 | SiC產業鏈中外延技術分析
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 智芯研報 | 用于取代IGBT的碳化硅（SiC）MOSFET 發展回顧（附產業地圖）
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
免責聲明：本文系網絡轉載，版權歸原作者所有。文章內容系作者個人觀點，本平臺轉載僅供學習交流，如果有任何異議，歡迎聯系國際第三代半導體眾聯空間。
展開 
了解何為碳化硅行業
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
展開 用于取代IGBT的碳化硅（SiC）MOSFET
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。
聚焦 | 產能大戰下的SIC外延片江湖
以及
實現
SiC
從材料到封裝一體化的半導體公司三安集成等。
目前國內外延片也是以提供4英寸的產品為主，并開始提供6英寸外延片。
2019 SiC外延片折算6英寸產能約為20萬片/年。
三安集成是全球少數實現 SiC 從材料到封裝一體化的半導體公司。目前，三安集成是繼科銳、羅姆后，全球少數實現 SiC 垂直產業鏈布局的廠商，在國內更是行業先驅者。
三安長沙項目
三安集成長沙項目加碼 160 億投資 SiC 等第三代化合物半導體，搶先卡位布局。2020 年 6 月，公司
公告在長沙高新技術
園區成立子公司，投資
160
億元于
SiC
等化合物第三代半導體項目，
包括長晶—襯底制作—外延生長—芯片制備—封裝產業鏈。
長沙投資的具體項目的產品
包括
6
寸
SiC
導電襯底、
4
寸半絕緣襯底、
SiC
二極管外延、
SiC MOSFET
外延、
SIC
二
極管外延芯片、
SiC MOSFET
芯片、
SiC
器件封裝二極管、
SiC
器件封裝
MOSFET
。
該項
目
2020
年
7
月開工，計劃
2021
年
6
月試產，預計
2
年內完成一期項目并投產，
4
年內
完成二期項目并投產，
6
年內達產。
也有國內企業在外延這一環節走的
比較快，能與國外企業在國際上多個市場競爭，這其中，最突出的是廈門瀚天天
成。
展開 智芯研報 | 產能大戰下的SIC外延片市場
以及實現 SiC 從材料到封裝一體化的半導體公司三安集成等。目前國內外延片也是以提供4英寸的產品為主，并開始提供6英寸外延片。2019 SiC外延片折算6英寸產能約為20萬片/年。
三安集成是全球少數實現 SiC 從材料到封裝一體化的半導體公司。目前，三安集成是繼科銳、羅姆后，全球少數實現 SiC 垂直產業鏈布局的廠商，在國內更是行業先驅者。
三安長沙項目
三安集成長沙項目加碼 160 億投資 SiC 等第三代化合物半導體，搶先卡位布局。2020 年 6 月，公司公告在長沙高新技術園區成立子公司，投資160億元于SiC等化合物第三代半導體項目，包括長晶—襯底制作—外延生長—芯片制備—封裝產業鏈。長沙投資的具體項目的產品包括 6 寸 SiC 導電襯底、4 寸半絕緣襯底、SiC 二極管外延、SiC MOSFET 外延、SIC 二極管外延芯片、SiC MOSFET 芯片、SiC 器件封裝二極管、SiC 器件封裝 MOSFET。該項目 2020 年 7 月開工，計劃 2021 年 6 月試產，預計 2 年內完成一期項目并投產，4 年內完成二期項目并投產，6 年內達產。
也有國內企業在外延這一環節走的比較快，能與國外企業在國際上多個市場競爭，這其中，最突出的是廈門瀚天天成。該公司已經形成3英寸、4英寸以及6英寸的完整碳化硅半導體外延晶片生產線，并滿足600V、1200V、1700V器件制作的需求。
展開 哈勃投的第四家碳化硅企業，為什么選擇做SiC外延的它？
近期英飛凌科技公司與昭和電工簽訂了一份包括外延在內的多種SiC材料（SiC）的供應合同，以滿足英飛凌目前SiC基產品不斷增長的需求。
國內碳化硅外延片的生產商，主要瀚天天成、東莞天域、國民技術子公司國民天成、世紀金光，以及國字號的中電科13所和55所。以及實現 SiC 從材料到封裝一體化的半導體公司三安集成等。目前國內外延片也是以提供4英寸的產品為主，并開始提供6英寸外延片。2019 SiC外延片折算6英寸產能約為20萬片/年。
三安集成是全球少數實現 SiC 從材料到封裝一體化的半導體公司。目前，三安集成是繼科銳、羅姆后，全球少數實現 SiC 垂直產業鏈布局的廠商，在國內更是行業先驅者。
三安長沙項目
三安集成長沙項目加碼 160 億投資 SiC 等第三代化合物半導體，搶先卡位布局。2020 年 6 月，公司公告在長沙高新技術園區成立子公司，投資160億元于SiC等化合物第三代半導體項目，包括長晶—襯底制作—外延生長—芯片制備—封裝產業鏈。
展開 第三代半導體材料：國產替代核心賽道
半導體材料作為產業發展的基礎，經歷了數代的更迭，以碳化硅（Sic）及氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體，具有高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫、抗輻射等特性，可以實現更好的電子濃度和運動控制，特別是在苛刻條件下備受青睞，成為未來超越摩爾定律的倚賴。
與第一二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率等性能優勢，所以又叫寬禁帶半導體材料。
根據CASAResearch數據，消費類電源、商業電源和新能源汽車為Sic、GaN電子電力器件的前三大應用領域，分別占比28%、26%和11%。
在第一二代半導體材料的發展上，我國起步時間遠遠慢于其他國家，導致在材料上處處受制于人，但是在第三代半導體材料領域國內廠商起步與國外廠商相差不多，有希望實現技術上的追趕，完成國產替代。
第三代半導體所處產業鏈的位置：
第三代半導體產業鏈與一般半導體產業鏈模式相類似，一般分為襯底、外延生長、設計、制造以及封裝這五個流程，同樣也存在IDM模式，實現了設計制造的一體化。
資料來源：CASA
碳化硅（Sic）及氮化鎵（GaN）在材料性能上各有優劣，因此在應用領域上各有側重及互補。
碳化硅（Sic）
對于碳化硅行業而言，市場目前受制于產能不足、良率低，目前整體市場規模較小，2020年全球市場規模約6億美元，但是下游需求確定且巨大。
碳化硅在高功率領域具備較好的表現，因此在電動汽車將是主要發展領域。
延展閱讀：碳化硅產業鏈全景圖譜
研究機構Yole指出，采用Sic的汽車解決方案能提高系統效率，有效減輕車身重量并使得結構更加緊密，目前在新能源車上主要用于功率控制單元(PCU)、逆變器，及車載充電器等方面。
展開 智芯研報 | 汽車電動化驅動SiC市場規模增長
2015年5月，中國建立第三代半導體材料及應用聯合創新基地，搶占第三代半導體戰略新高地；國家科技部、工信部、北京市科委牽頭成立第三代半導體產業技術創新戰略聯盟（CASA），對推動我國第三代半導體材料及器件研發和相關產業發展具有重要意義。
◆ 制約產業發展的主要瓶頸在于成本和可靠性驗證
行業發展的瓶頸目前在于SIC襯底成本高：目前SIC的成本是Si的4-5倍，預計未來3-5年價格會逐漸降為Si的2倍左右，SIC行業的增速取決于SIC產業鏈成熟的速度，目前成本較高，且SIC器件產品參數和質量還未經足夠驗證。
SIC MOS的產品穩定性需要時間驗證：根據英飛凌2020年功率半導體應用大會上專家披露，目前SiC MOSFET真正落地的時間還非常短，在車載領域才剛開始商用（Model 3中率先使用了SIC MOS的功率模塊），一些諸如短路耐受時間等技術指標沒有提供足夠多的驗證，SIC MOS在車載和工控等領域驗證自己的穩定性和壽命等指標需要較長時間。
根據Yole預測，SIC和GaN電力電子器件（注意是GaN在電力電子中的應用，不包括在高頻射頻器件）2023年在整體功率器件滲透率分別為3.75%和1%；驅動因素是新能源汽車新能源發電以及快充。
目前國內外SIC產業鏈日趨成熟，成本持續下降，下游接受度也開始提升，目前整個產業鏈處于行業爆發的前夜。
展開 
SiC/GaN，海外巨頭瘋狂擴產！
科技部原副部長曹健林曾在第三代半導體論壇上表示：“我們面臨著歷史性的機遇與挑戰，中國發展第三代半導體已經有一定的基礎和積累，一是產業鏈比較完整，具備技術突破和產業發展協同的基礎，二是國際半導體產業和裝備巨頭在第三代半導體領域還沒有形成專利、標準和規模的壟斷，國內企業還有機會趕上。”
只是如今，在國際大廠相繼大舉投資擴產，“All in”第三代半導體市場背后，不清楚國內產業的機會還有多大，時間窗口還有多少。
智芯研報 | 成本下降，需求爆發，第三代半導體拐點臨近
受益于下游需求爆發，意法半導體、英飛凌、ON半導體等國際巨頭，紛紛與上游晶圓廠Cree、 Sicrystal簽訂SiC 晶圓的長期供貨協議。國內玩家緊跟國際趨勢，紛紛涉足SiC產業鏈，已經在國內形成了完整的上下游產業鏈。2020年COVID-19爆發，并未對SiC功率半導體的造成太大的影響。隨著疫情的消散，全球經濟重回正規， SiC的未來可期。
2.1.3 產業鏈上下游雖已布局，但高端芯片突破仍待時日
國際上600~1700V SiC SBD、MOSFET器件已經實現產業化，主流產品耐壓水平在1200V以下，封裝形式以TO封裝為主。目前全球SiC產業格局呈現美國、歐洲、日本三足鼎立態勢。其中美國全球獨大，占有全球SiC產量的70%~80%，碳化硅晶圓市場CREE一家獨大，主要企業有Cree、Transphorm、II-VI、道康寧等；歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應用產業鏈，具有強大的話語權，主要企業包括Siltronic、意法半導體、IQE、英飛凌等；日本產業鏈完整，在設備與模塊方面具有絕對領先優勢，主要企業包括松下、羅姆、住友電氣、三菱、瑞薩電子、富士電機。
我國已實現全產業鏈的自主可控。第三代半導體核心難點在SiC單晶襯底材料的制備，天科合達、山東天岳等企業已實現6英寸SiC晶圓的大規模制備。在高技術壁壘的半絕緣型SiC領域也已實現量產。
器件設計領域涌現了瞻芯電子、蘇州鍇威特、忱芯科技、派恩杰等一批優秀的初創公司。泰科天潤、中車時代、楊杰電子、瑞能半導體、基本半導體等則采取IDM的模式。
雖然國內產業鏈完整，但車規級芯片仍幾乎由Cree、Rohm、II-VI公司等壟斷。國外巨頭研發投入大、布局時間早，在技術積累、人才、資金、組織運營等方面對國內企業具有強大的領先優勢。
展開 電動車長續航呼喚更強器件
另外，東尼電子、新潔能近期均宣布將以定增方式募資，建設SiC項目，其中東尼電子計劃年產12萬片SiC半導體材料，新潔能計劃推進SiC功率器件及封測的研發及產業化。
來源：財聯社
碳化硅“狂飆”：追趕、內卷、替代
從產業模式看，與國外產業鏈主要以縱向多環節整合為主不同，國內產業鏈相對較為分散，除三安光電以及中電科下屬研究所采用產業鏈全覆蓋模式之外，更多廠商選擇專注于產業鏈中某個特定環節，IDM企業數量相對較少。
碳化硅本土產業鏈概覽（修正：基本半導體是IDM模式）
（圖源：廣發證券）
眾所周知，IDM、Fabless和Foundry分別代表著半導體芯片行業的三種運營模式，是依據其生產設計及制造能力不同而劃分的。通常涉及芯片設計、制造、封測等若干環節，半導體芯片企業負責的環節不同，也就產生了不同的運營模式。
在碳化硅芯片領域，目前全球的頭部企業都是以IDM為主，而國內IDM廠商相對較少。
對此，士蘭微器件成品產品線市場總監伏友文表示，SiC產業選擇IDM模式能更好的保障業務長期穩定的發展，是產業發展的重要趨勢。IDM模式可有效進行產業鏈內部整合，設計研發和工藝制造平臺開發同時開展，兩者協同優化可快速識別和解決產品研發中遇到的問題，縮短產品開發周期，對研發效率、成本管控、產品質量和產能供應的穩定性等方面十分有利，幫助企業構筑核心競爭力。
基于IDM模式的優勢，IDM企業華潤微的碳化硅產品進展順利，去年碳化硅器件整體銷售規模同比增長約2.3倍，待交訂單超過1000萬元，投片量逐月穩步增加。
士蘭微也是采用IDM模式，旗下士蘭明鎵在去年已實施“碳化硅功率器件芯片生產線”項目的建設，去年10月，士蘭微籌劃非公開發行募資65億元，募投項目之一便是用于“年產14.4萬片碳化硅功率器件生產線建設項目”，并在今年4月26日定增獲上交所審核通過。
展開 