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    1. 新聞詳情

      NEWS DETAIL

      起底第三代半導體,碳化硅產業深度解析

      日期:2020-09-15 11:02:23

           隨著第三代半導體要被納入「十四五」計劃,現在市場對于第三代半導體可謂是關注度極高,那么究竟國內第三代半導體的情況如何,我整理了下手中的一些材料,今天和大家一起分享下其中的碳化硅,我想這對于接下來參與是有價值的。

        01 什么是第三代半導體?

        第三代半導體以碳化硅以及氮化鎵為代表,則可應用在更高階的高壓功率元件以及高頻通訊元件領域。主要應用:高溫、高頻、抗輻射、大功率器件;藍、綠、紫光二極管、半導體激光器 更優的電子遷移率、帶隙、擊穿電壓、高頻、高溫特性。

      02 第三代半導體分類

        碳化硅以及氮化鎵雖然同為第三代半導體材料,但應用略有不同,氮化鎵主要用在中壓領域約600伏特的產品,一部分會與硅材料的市場重疊,但氮化鎵有很好的移動性,適用在頻率高的產品,此特性在基地臺、5G等高速產品就會很有優勢;

        而碳化硅則可以用在更高壓,如上千伏的產品,包括電動車用、高鐵或工業用途,具有很好的耐高溫以及高壓特性。

        也因如此,以碳化硅晶圓為例,市場更看好其在車用市場的應用,包括充電樁、新能源車以及馬達驅動等領域。

      03 碳化硅材料市場現狀

        目前SiC晶片(包括照明用SiC)市場主要由美、歐、日主導,其中Cree在2018年占比超過62%,加上II-VI、Si-Crystal后市場份額達到90%,所以目前,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。并非說國內彎道超車,人家也玩得很好。

      04 碳化硅產業鏈

        在制程上,大部分設備不傳統硅生產線相同,但由亍碳化硅具有硬度高等特性,需要一些特殊的生產設備,如高溫離子注入機、碳膜濺射儀、量產型高溫退火爐等,其中是否具備高溫離子注入機是衡量碳化硅生產線的一個重要標準。

        SiC器件價值鏈可分為襯底——外延——晶囿——器件,其中襯底所占的成本最高為50%。主要原因單晶生長緩慢丏品質丌夠穩定,并且這也使得是SiC價格高,沒有得到廣泛的推廣。

        半導電型SiC襯底以n型襯底為主,主要用亍外延GaN基LED等光電子器件、SiC基電力電子器件等,半絕緣型SiC襯底主要用亍外延制造GaN高功率射頻器件。

        所以在尋找相關設備廠商的時候,應該多關注具備襯底生產能力以及具有高位離子注入機的企業。因為生產一片碳化硅晶圓并不難,困難的是要怎么從一片到一百片、一千片的量產能力。

        05 碳化硅產業規模

        據市調機構Yole Developpement表示,碳化硅晶圓到2023年時市場規??蛇_15億美金,年復合成長率逾31%;而用在通訊元件領域,到2023年市場也可達13億美金,年復合成長率則可達23%,商機受矚。

        燃油車轉向電勱車,功率半導體用量劇增。汽車應用是功率半導體市場增長最快的細分斱向。除此之外,充電站、充電樁需求也將提升。歐盟CO2排放標準、中國新基建將給新能源市場中的光伏、風力帶來新的增量。

      06 國內碳化硅產業現狀

        單晶襯底方面,國內襯底以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。據CASA數據,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。

        器件/模塊/IDM方面,我國在碳化硅器件設計方面有所欠缺,還沒有廠商涉及于此。但是在模塊、器件制造環節我國已出現了一批優秀的企業,包括三安集成、海威華芯、泰科天潤、中車時代、世紀金光、芯光潤澤、深圳基本、國揚電子、士蘭微、揚杰科技、瞻芯電子、天津中環、江蘇華功、大連芯冠、聚力成半導體等。

        其中三安集成 2018年12月,三安光電子公司廈門三安集成電路宣布推出6英寸SiC晶圓代工制程。商業版本的6英寸SiC晶圓制造技術的全部工藝鑒定試驗已完成并加入到三安集成電路的代工服務組合中。

        所以第三代半導體當中,三安光電可謂是領導型廠商。

      07 總結及相關上市公司

        碳化硅主要應用在功率半導體上,因此IDM模式能夠確保產品良率、控制成本,這意味著將主要采取IDM模式,這對于國內廠商擺脫對海外的依賴會有很大的幫助。

        同時,先發優勢是半導體行業的特點,Cree高市占率也印證了先發優勢的重要性。相較亍Si,國產廠商對SiC研究起步時間不國外廠商相差太多,因此國產廠商有希望追上國外廠商,完成國產替代。

        相關公司:北方華創(002371)、聞泰科技(600745)、天科合達(A20375)、海特高新(002023)、三安光電(600703)、斯達半導(603290)、長電科技(600584)、比亞迪電子(0285.HK)。

        原標題:《起底第三代半導體,碳化硅產業深度解析》

      來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客


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