受益新能源車爆發,碳化硅功率器件市場迅速增長。有機構預測,2025 年新能源車+光伏逆變器市場需求達 261 億元,2021-2025 年 CAGR=79%。 2025 年 SiC 在新能源車滲透率達 60%,預計 6 英寸 SiC 襯底需求達 587 萬 片/年,市場空間達 231 億元。成本高,一直是碳化硅器件被吐槽的弊病。因為碳化硅在生產環節存在單晶生產周期長、環境要求高、良率低等問題,碳化硅襯底的生產中的長晶環節需要在高溫、真空環境中進行,對溫場穩定性要求高,并且其生長速度比硅材料有數量級的差異。因此,碳化硅襯底生產工藝難度大,良率不高。這直接導致了碳化硅襯底價格高、產能低的問題。
近年來,碳化硅襯底正不斷向大尺寸方向演進,襯底尺寸越大,單位襯底可制造的芯片數量越多,單位芯片成本就越低。相比于6英寸襯底,同等條件下從8英寸襯底切出的芯片數會提升將近90%。相比于6英寸襯底,8英寸單片襯底制備的器件成本降低30%左右。
數據來源wolfspeed
2020-2030年SiC市場尺寸需求占比 數據來源CASA
(一)國外8英寸SiC發展狀況
2015年,Cree 200mm 首次發布。全球首家8inch SiC晶圓制造廠是Wolfspeed,于2022年4月建成投產。
2022年,Wolfspeed率先量產8英寸SiC襯底,投資13億美元,在北卡羅來納州新建8英寸SiC襯底工廠,使SiC產能增加10倍以上;
2022年,II-VI擴建賓夕法尼亞工廠,投資64億元,襯底產能增加6倍2027年,年產100萬片;
2022年,ST在意大利卡塔尼亞新建SiC襯底工廠,總投資7.3億歐元,年產能37萬片以上,實現40%的自主供應;
2022年,Onsemi 哈德遜SiC工廠完成擴建,襯底產能擴充5倍,制備出8寸襯底樣品,25年規模出貨;
2022年,日本的昭和電工、Mipox等共同發起了8英寸SiC襯底項目,總預算約為258億日元(約14億元人民幣);
2022年,英飛凌將大幅擴建其位于馬來西亞居林的工廠,從而建成世界上最大的 8英寸SiC功率晶圓廠;
(二)國外8英寸SiC發展狀況
從2022年開始,目前國內已有十余家企業與機構公布8英SiC襯底開發成功,處于研發或小批量驗證階段,急需提升技術成熟度,加快量產進程。
為方便大家對行業有更加深入的了解,艾邦特為大家整理了國內SiC襯底的產能及8寸碳化硅襯底的最新動態供大家參考,在閱讀前歡迎識別下方二維碼申請加入碳化硅半導體微信群。
1.山東天岳先進科技股份有限公司(688234)
據2022年年報披露公司2022年碳化硅襯底年產量為71,147片。2022年,公司通過前期持續自主擴徑,已制備高品質8英寸導電型碳化硅襯底。
在 8 英寸產品布局上,公司具備量產 8 英寸產品能力,報告期內已開展客戶送樣驗證,并實現了小批量銷售,預期產銷規模將持續擴大。
2.北京天科合達半導體股份有限公司
2022年11月15日,天科合達發布8英寸導電碳化硅襯底晶片。8英寸導電碳化硅襯底晶片由北京天科合達半導體股份有限公司生產,主要應用新能源汽車、光伏等領域。天科合達8英寸導電型碳化硅產品的多項指標均處于行業內領先水平,已經達到了量產標準,8英寸的小規模量產定在2023年。
3.山西爍科晶體有限公司
2021年8月,山西爍科晶體有限公司成功研制出8英寸碳化硅晶體,解決大尺寸單晶制備的重要難題。
2022年1月,公司再次取得重大突破,實現8英寸N型碳化硅拋光片小批量生產,向8英寸國產N型碳化硅拋光片的批量化生產邁出了關鍵一步。
4.三安光電股份有限公司(600703)
9月6-8日,湖南三安攜碳化硅全產業鏈產品亮相SEMICON Taiwan 2023國際半導體展。湖南三安針對新能源行業的發展痛點,于展會上推出650V-1700V寬電壓范圍的SiC MOSFET,同時,三安還發布了適用于電力電子的8英寸碳化硅襯底。
2023年6月7日,三安光電獨資在重慶設立的8英寸碳化硅襯底工廠計劃投資約70億元。
5.杭州乾晶半導體有限公司
2023年5月18日,浙大杭州科創中心先進半導體研究院-杭州乾晶半導體聯合實驗室成功研制8英寸導電型碳化硅。
(a)8英寸碳化硅晶錠
(b)8英寸碳化硅拋光襯底片
(c)晶型測試
(d)電阻率分布圖
(e)拋光襯底片的面型參數
采用多段式電阻加熱的物理氣相傳輸(PVT)法生長了厚度達27毫米的8英寸n型碳化硅單晶錠,并加工獲得了8英寸碳化硅襯底片,成功躋身于8英寸碳化硅俱樂部。
6.露笑半導體材料有限公司(002617)
露笑半導體半導體項目總投資100億元,占地面積88畝,主要建設第三代功率半導體(碳化硅)的設備制造、長晶生產、襯底加工、外延制作等產業鏈的研發和生產基地。
二期預計投資39億元,建成達產后,將形成年產10萬片6英寸外延片和年產10萬片8英寸襯底片生產能力;三期預計投資40億元,達產后將形成年產10萬片8英寸外延片和年產15萬片8英寸襯底片生產能力。
7.浙江東尼電子股份有限公司(603595)
東尼電子(603595.SH)8月29日在投資者互動平臺表示,目前公司8英寸碳化硅襯底處于研發驗證階段。
8.廣州南砂晶圓半導體技術有限公司
2022年聯合山東大學晶體材料國家重點實驗室經過多年的理論和技術攻關,實現了高質量8英寸導電型4H-SiC單晶和襯底的制備。
9.江蘇超芯星半導體有限公司
2023年7月,超芯星半導體與國內知名下游客戶簽訂了8英寸碳化硅深度戰略合作協議,共同推動低碳經濟的發展,自2022年成功研制出8英寸碳化硅襯底,持續更新迭代升級以滿足客戶需求。
10.河北同光半導體股份有限公司
河北同光半導體歷經2年多的研發,8英寸導電型碳化硅晶體樣品已經出爐,工作人員正在攻關加工成碳化硅單晶襯底。預計這款新產品2023年底可實現小批量生產,將被客戶制為功率芯片。
11.哈爾濱科友半導體產業裝備與技術研究院有限公司
科友半導體突破了8英寸SiC量產關鍵技術,在晶體尺寸、厚度、缺陷控制、生長速率、制備成本、及裝備穩定性等方面取得可喜成績。
2023年4月,科友半導體8英寸SiC中試線正式貫通并進入中試線生產,打破了國際在寬禁帶半導體關鍵材料的限制和封鎖。
8英寸產品展示 圖源官微
目前,科友半導體突破了8英寸SiC量產關鍵技術,8英寸SiC中試線平均長晶良率已突破50%,晶體厚度15mm以上。
(end)
原文始發于微信公眾號(艾邦半導體網):10余家企業參與,5年內碳化硅(SiC)將全面入8英寸時代