h1_key

  碳化硅(SiC)是第三代化合物半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石是芯片，制作芯片的核心材料按照歷史進(jìn)程分為：第一代半導(dǎo)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(dǎo)體材料(砷化鎵、磷化銦)，第三代化合物半導(dǎo)體材料(碳化硅、氮化鎵) 。碳化硅因其優(yōu)越的物理性能：高禁帶寬度(對(duì)應(yīng)高擊穿電場和高功率密度)、高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率，將是未來最被廣泛使用的制作半導(dǎo)體芯片的基礎(chǔ)材料。

  行業(yè)競爭情況從產(chǎn)業(yè)格局看，目前全球SiC產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國、歐洲、日本三足鼎立態(tài)勢。其中美國全球獨(dú)大，占有全球SiC產(chǎn)量的70%~80%，碳化硅晶圓市場CREE一家市占率高達(dá)6成之多;歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，在全球電力電子市場擁有強(qiáng)大的話語權(quán);日本是設(shè)備和模塊開發(fā)方面的絕對(duì)領(lǐng)先者。

  全球碳化硅生產(chǎn)廠家競爭格局

  高技術(shù)門檻導(dǎo)致第三代半導(dǎo)體材料市場以日美歐寡頭壟占，國內(nèi)碳化硅生產(chǎn)廠家在SiC襯底方面以4英寸為主。目前，國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出了6英寸導(dǎo)電性SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底，山東天岳公司、北京天科合達(dá)公司和河北同光晶體公司分別與山東大學(xué)、中科院物理所和中科院半導(dǎo)體所進(jìn)行技術(shù)合作與轉(zhuǎn)化，在SiC單晶襯底技術(shù)上形成自主技術(shù)體系。國內(nèi)目前已實(shí)現(xiàn)4英寸襯底的量產(chǎn);同時(shí)山東天岳、天科合達(dá)、河北同光、中科節(jié)能均已完成6英寸襯底的研發(fā);中電科裝備已成功研制出6英寸半絕緣襯底。

  圖：海外碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈

  國內(nèi)碳化硅襯底競爭對(duì)比

  我國碳化硅襯底項(xiàng)目已近30家碳化硅是目前發(fā)展最成熟的第三代半導(dǎo)體材料，擁有禁帶寬度大、器件極限工作溫度高、臨界擊穿電場強(qiáng)度大、熱導(dǎo)率高等顯著性能優(yōu)勢，在電動(dòng)汽車、電源、軍工、航天等領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。近年來，隨著5G基站的建設(shè)以及特斯拉MODEL 3和比亞迪漢的熱賣，碳化硅襯底市場風(fēng)起云涌。據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體材料分會(huì)統(tǒng)計(jì)我國從事碳化硅襯底研制的企業(yè)已經(jīng)有30家(不包括中國電科46所、硅酸鹽所、浙江大學(xué)和天津理工大學(xué)等純研究機(jī)構(gòu))，近年來這些單位的規(guī)劃總投資已經(jīng)超過300億元，規(guī)劃總產(chǎn)能已經(jīng)超過180萬片/年。

  國碳化硅襯底龍頭企業(yè)進(jìn)展盤點(diǎn)

  中國電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)半導(dǎo)體材料分會(huì)整理了國內(nèi)主要的幾家碳化硅襯底研制單位的信息，如下所示：

  中電科半導(dǎo)體材料公司

  中電科半導(dǎo)體材料有限公司于2019年03月28日成立，中電科半導(dǎo)體材料有限公司(以下簡稱材料公司)，于2019年3月28日在天津注冊成立，由集團(tuán)公司主導(dǎo)，由電科2所控股的山西爍科新材料有限公司、電科13所控股的河北普興電子科技股份有限公司、電科46所控股的中電晶華(天津)半導(dǎo)體材料有限公司以及電科55所控股的南京國盛電子有限公司構(gòu)成，同時(shí)托管電科46所。

中電科半導(dǎo)體材料公司旗下的山西爍科晶體有限公司的保障部經(jīng)理周立平介紹：“碳化硅產(chǎn)業(yè)基地一期的300臺(tái)單晶生產(chǎn)設(shè)備，具備年產(chǎn)7.5萬片碳化硅單晶襯底的產(chǎn)能，年收入在3億元以上。項(xiàng)目建成后，將具備年產(chǎn)10萬片4-6英寸N型碳化硅單晶晶片、5萬片4-6英寸高純半絕緣型碳化硅單晶晶片的生產(chǎn)能力，年產(chǎn)值可達(dá)10億元?！?/span>

  天科合達(dá)

北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司于2006年9月由新疆天富集團(tuán)、中國科學(xué)院物理研究所共同設(shè)立，是一家專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅(SiC)晶片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)?？偛抗驹O(shè)在北京市大興區(qū)生物醫(yī)藥基地，擁有一個(gè)研發(fā)中心和一個(gè)集晶體生長-晶體加工-晶片加工-清洗檢測的全套碳化硅晶片生產(chǎn)基地;全資子公司—新疆天科合達(dá)藍(lán)光半導(dǎo)體有限公司位于新疆石河子市，主要進(jìn)行碳化硅晶體生長。

  山東天岳

山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司成立于2010年11月，是一家國內(nèi)領(lǐng)先的寬禁帶(第三代)半導(dǎo)體襯底材料生產(chǎn)商，主要從事碳化硅襯底的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于電力電子、微波電子、光電子等領(lǐng)域。從2019年8月到2020年11月，山東天岳歷經(jīng)了5輪融資。2020年12月，山東天岳公司宣布首次公開發(fā)行股票并上市接受輔導(dǎo)。

  中科鋼研

  中科鋼研是由國務(wù)院國資委于2016年批復(fù)成立的新型央企控股混合所有制企業(yè)。未來3到5年時(shí)間，中科鋼研將與其戰(zhàn)略合作伙伴聯(lián)合創(chuàng)設(shè)的國宏中宇科技發(fā)展有限公司(下稱“國宏中宇”)建設(shè)成以上?？偛炕貫楹诵?，擁有國內(nèi)外多個(gè)碳化硅晶體材料、碳化硅微粉、碳化硅電子電力芯片生產(chǎn)基地，以碳化硅半導(dǎo)體材料為代表，聚集第三代半導(dǎo)體材料及其應(yīng)用技術(shù)與產(chǎn)品的企業(yè)集團(tuán)。

中科鋼研與國宏華業(yè)在引進(jìn)日本升華法(PVT)，高溫化學(xué)氣相沉積法(HTCVD)及俄羅斯電阻加熱升華法等國際一流碳化硅長晶工藝技術(shù)與裝備的基礎(chǔ)上，通過三年來的技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新，通過工藝建模、數(shù)值模擬、設(shè)備集成、工藝試驗(yàn)等方面的系統(tǒng)性工作，在碳化硅長晶專用裝備、碳化硅高純度原料合成、碳化硅單晶生長及襯底片加工工藝方面取得了較大進(jìn)展，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的以碳化硅單晶生長核心工藝技術(shù)為代表的完整工藝技術(shù)體系。

  江蘇超芯星

  江蘇超芯星半導(dǎo)體有限公司(Hypersics Semiconductor Co Ltd )是一家2019年新成立的第三代半導(dǎo)體企業(yè)。

  2020年，江蘇超芯星公司簽約南京江北新區(qū)。該公司規(guī)劃三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)6英寸碳化硅襯底年產(chǎn)3萬片，未來還將在SiC襯底產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，將進(jìn)一步研發(fā)SiC切磨拋工藝，打造國內(nèi)SiC行業(yè)標(biāo)桿企業(yè)。

另外，據(jù)其官網(wǎng)顯示，該公司也對(duì)HTCVD法制備SiC的技術(shù)路線十分感興趣。目前，已經(jīng)研制出HTCVD碳化硅(SiC)單晶生長設(shè)備。

  露笑科技

  上市公司露笑科技近年來正在大舉進(jìn)軍SiC襯底產(chǎn)業(yè)。

  2019年8月4日晚間，露笑科技發(fā)布公告稱，全資子公司內(nèi)蒙古露笑藍(lán)寶石近日與國宏中宇科技發(fā)展有限公司簽訂了《碳化硅長晶成套設(shè)備定制合同》，內(nèi)蒙古露笑藍(lán)寶石將為國宏中宇提供80套碳化硅長晶爐成套設(shè)備，合同總金額約1.26億元。

  2019年11月26日，露笑科技發(fā)布公告稱，公司與中科鋼研節(jié)能科技有限公司(以下簡稱“中科鋼研”)、國宏中宇科技發(fā)展有限公司(以下簡稱“國宏中宇”)簽署了《中科鋼研節(jié)能科技有限公司與國宏中宇科技發(fā)展有限公司與露笑科技股份有限公司碳化硅項(xiàng)目戰(zhàn)略合作協(xié)議》(以下簡稱“戰(zhàn)略合作協(xié)議”)，協(xié)議期限為兩年，由中科鋼研主導(dǎo)工藝技術(shù)與設(shè)備研發(fā)工作，國宏中宇主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營與市場銷售工作，露笑科技主導(dǎo)設(shè)備制造、項(xiàng)目投融資等工作并全程深入?yún)⑴c各項(xiàng)工作，通過各方的密切合作將碳化硅項(xiàng)目建設(shè)成為世界級(jí)的第三代半導(dǎo)體材料領(lǐng)軍企業(yè)，根據(jù)國宏中宇碳化硅產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的近期發(fā)展規(guī)劃，露笑科技及(或)其控股企業(yè)將為國宏中宇主導(dǎo)的碳化硅產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目定制約200臺(tái)碳化硅長晶爐，設(shè)備總采購金額約3億元。

該產(chǎn)業(yè)園將落地合肥市長豐縣，包括但不限于碳化硅等第三代半導(dǎo)體的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，包括碳化硅晶體生長、襯底制作、外延生長等的研發(fā)生產(chǎn)，項(xiàng)目投資總規(guī)模預(yù)計(jì)高達(dá)100億元。

  安徽微芯

  安徽微芯長江半導(dǎo)體材料有限公司是上海申和熱磁電子有限公司的子公司。該公司SiC項(xiàng)目落戶銅陵經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，項(xiàng)目投資13.50億人民幣，占地100畝，新建廠房建筑使用面積3.2萬平，包括碳化硅晶體生長車間、晶圓加工車間、研發(fā)中心、動(dòng)力廠房、輔助用廠房等。

項(xiàng)目以節(jié)能環(huán)保，4&6寸工藝兼容的自動(dòng)化產(chǎn)線為實(shí)施要點(diǎn)，建設(shè)工期4年，項(xiàng)目從2020年10月起至2024年10月止，計(jì)劃2021年3季度完成廠房建設(shè)和設(shè)備安裝調(diào)試，2021年12月底完成中試并開始試銷，投產(chǎn)后前3年生產(chǎn)負(fù)荷分別為33%、67%、100%。達(dá)成后預(yù)計(jì)年產(chǎn)4英寸碳化硅晶圓片3萬片、6英寸12萬片。

  南砂晶圓

  南砂晶圓公司是一家聚焦第三代半導(dǎo)體碳化硅單晶材料和相關(guān)襯底片、外延片的高新技術(shù)企業(yè)。該公司由原深圳第三代半導(dǎo)體研究院副院長王垚浩博士牽頭，引入由山東大學(xué)徐現(xiàn)剛教授作為帶頭人，開展第三代半導(dǎo)體材料——碳化硅單晶材料的研發(fā)、中試和后續(xù)量產(chǎn)等工作。

2020年7月該公司簽約廣州南沙區(qū)，規(guī)劃投資9億元，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)各類襯底片和外延片共20萬片。

  三安光電

  作為LED領(lǐng)頭羊企業(yè)的三安光電對(duì)碳化硅襯底材料的研制高度重視，很早就開始各各方面工作的布局。據(jù)內(nèi)部人士透露，目前三安光電內(nèi)部有多個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)并行攻關(guān)碳化硅襯底制備技術(shù)。