SiC行业报告：SiC衬底与外延环节的材料设备（77页）

行业报告下载 2023年09月26日 08:11 管理员

碳化硅器件产业链主要包括衬底、外延、器件制造（设计、制造、封测）三大环节。从工艺流程上看，首先由碳化硅粉末通过长晶形成晶碇，然后经过切片、打磨、抛光得到碳化硅衬底；衬底经过外延生长得到外延片；外延片经过光刻、刻蚀、离子注入、沉积等步骤制造成器件。 SiC产业链70%价值量集中在衬底和外延环节。碳化硅衬底、外延成本分别占整个器件的47%、23%，合计约 70%，后道的器件设计、制造、封测环节仅占30%。这与硅基器件成本构成截然不同，硅基器件生产成本主要集中在后道的晶圆制造约50% （碳化硅器件制造也包含晶圆制造，但成本占比相对较小），衬底成本占比仅为 7%。SiC产业链价值量倒挂的现象说明上游衬底厂商掌握着核心话语权，是国产化突破的关键。从电化学性质差异来看，碳化硅衬底可以被分为导电型和半绝缘型。半绝缘型电阻率较高（电阻率≥105Ω·cm），不易导电，耐高压；导电型电阻率较低（电阻率区间为15~30mΩ·cm），导电能力强，根据导电类型可以进一步分成N型（空穴导电）或者P型（电子导电）半导体。半绝缘型SiC衬底+ GaN外延，主要用于制造射频器件，应用于5G通讯等领域；导电型SiC衬底+ SiC外延，主要用于制造功率器件，应用于新能源汽车等领域。

大尺寸衬底有效摊薄成本，成为行业趋势。目前碳化硅衬底主流尺寸是4/6寸，其中半绝缘型碳化硅衬底以4寸为主，导电型碳化硅衬底以6寸为主。大尺寸可以摊薄单位芯片的成本，当衬底从6寸扩大到8寸时，可切割出的碳化硅芯片(32mm2 )数量有望从448颗增加到845颗，增加了75%。目前国际上龙头企业的碳化硅衬底正从6寸往8寸发展，国际龙头Wolfspeed、II-VI以及国内龙头天岳先进等都已成功研发8英寸衬底产品。海外龙头起步较早，长期垄断SiC衬底市场，CR3达80%。海外龙头企业在碳化硅领域起步较早，其中 Wolfspeed和Ⅱ-Ⅵ公司在研发和产业化方面领先国内数十年，例如Wolfspeed/Ⅱ-Ⅵ的6寸半绝缘型碳化硅衬底量产时间早于国内天岳先进15/10年。根据Yole数据，2020年海外厂商的SiC衬底CR3达78%，其中Wolfspeed 市占率45%，罗姆（收购SiCrystal ）市占率20%，位居第二；国内龙头天科合达、天岳先进仅为3%、3%。导电型衬底Wolfspeed一家独大，绝缘型衬底天岳先进入围前三。2020年全球导电型SiC衬底依旧被 Wolfspeed、II-VI、罗姆垄断，CR3高达90%，其中Wolfspeed市占率高达62%，一家独大；半绝缘型衬底中天岳先进表现亮眼，市占率约30%，仅次于全球龙头II-VI、 Wolfspeed的35%、33%。