碳化硅廠 碳化硅（SiC）設(shè)備和工藝情況跟蹤

投資不易，同志仍需努力！

碳化硅3個(gè)常識點(diǎn) ：

1、碳化硅領(lǐng)域在車載功率器件、光伏逆變器領(lǐng)域快速起量，賽道成長速度快 ！

2、碳化硅目前供需情況是一片難求，核心點(diǎn)是上游長晶環(huán)節(jié)襯底生產(chǎn)慢導(dǎo)致 ！

3、襯底在碳化硅價(jià)值占比是50%左右量，所以天岳、露笑等標(biāo)的市場關(guān)注火爆！

接下來，繼續(xù)跟蹤分享碳化硅各個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容 ！

一、核心點(diǎn)內(nèi)容

1、質(zhì)量水平

碳化硅襯底質(zhì)量取決于碳化硅粉末&單晶爐&工藝水平三個(gè)因素。

其中，碳化硅粉末，國內(nèi)能夠自主生產(chǎn)。

單晶爐，自主搭建費(fèi)用不超過100 萬元，國內(nèi)所有碳化硅襯底企業(yè)的單晶爐都是自主搭建或者購買國產(chǎn)，從而降低投資壓力。

根據(jù)國內(nèi)的工藝水平，每爐一年能出1500 片襯底片（已考慮切磨拋損耗），工藝技術(shù)∶專家少和工藝積累不足是國內(nèi)的最大瓶頸。尤其是切磨拋工藝，國內(nèi)的良率僅有 50%。

2、熱場價(jià)值量大、客戶黏性足且行業(yè)格局未定型。

熱場分為保溫材料和坩堝兩個(gè)部分，其中保溫材料使用壽命 3-4個(gè)月，每個(gè)3-4萬元，坩堝用壽命1-2月，每個(gè)坩堝需要 8000-10000元。整套熱場是生產(chǎn)單晶非常關(guān)鍵的一部分，細(xì)微的差別會導(dǎo)致單晶的差異，目前公司不敢隨便進(jìn)行國產(chǎn)替換。

3、車硅級別碳化硅是系統(tǒng)替換硅基器件，替換后能夠提高整車的性能和性價(jià)比。

碳化硅在新能源汽車上的使用分為前驅(qū)和后驅(qū)。如果都使用碳化硅器件，一片 6 寸片子可以供應(yīng)兩臺車;如果只是前驅(qū)或者后驅(qū)一片6寸片子可以供應(yīng)4輛車。

碳化硅價(jià)值雖然貴于硅基，但是碳化硅器件能夠節(jié)約電池包負(fù)載，提高續(xù)航里程。目前國內(nèi)的碳化硅生產(chǎn)商是價(jià)格的跟隨者，以提高市占率為目的定價(jià)。

4、切磨拋環(huán)節(jié)的投資量不是線性增加的。

按照1500 片/月產(chǎn)能（50臺爐子）計(jì)算，切磨拋設(shè)備投資需要 5000萬元人民幣。按照3000片/月產(chǎn)能，切磨拋設(shè)備投資需要 6500 萬元。受限于前端環(huán)節(jié)長晶產(chǎn)能釋放慢，切磨拋環(huán)節(jié)國內(nèi)工藝研究慢。

像天科合達(dá)這樣已經(jīng)起量的公司切磨拋產(chǎn)能估計(jì)在 10000 片，沒有前端的情況下增加切磨拋的研發(fā)投入不現(xiàn)實(shí)。

5、外延環(huán)節(jié)主要取決于設(shè)備，國內(nèi)與國際的工藝不存在太多差異。

目前全市場的外延爐主要來自三家海外公司∶龍一 Nu-f-l-a-re，龍二LPE，龍三愛思強(qiáng)。外延未來的發(fā)展需要捆綁器件的設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。

6、外延爐的產(chǎn)能非常緊缺

Nu-f-l-a-re每年產(chǎn)能僅12臺，LPE 每年產(chǎn)能30臺+，外延設(shè)備的產(chǎn)能可能成為碳化硅產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能瓶頸。Nu-f-l-a-re 在中國出售已經(jīng)排至 2023下半年，每臺設(shè)計(jì)產(chǎn)能為 1800 片/月。

看到Nu-f-l-a-re 擴(kuò)產(chǎn)結(jié)果至少需要 2-3年。國外產(chǎn)能的有限給了國內(nèi)企業(yè)機(jī)會∶晶盛機(jī)電、北方華創(chuàng)、中電 48所等4家公司生產(chǎn)出外延爐。

7、產(chǎn)業(yè)整合和收購是半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展趨勢。

半導(dǎo)體最好的方法就是將每個(gè)環(huán)節(jié)掌握在自己手上，因?yàn)槊總€(gè)環(huán)節(jié)都涉及到商業(yè)機(jī)密;分開生產(chǎn)一是成本高，二是機(jī)密流失的風(fēng)險(xiǎn)大。器件大公司加上外延爐整合產(chǎn)業(yè)鏈;具備長晶能力的企業(yè)加上外延爐生產(chǎn)能力直接賣外延爐的現(xiàn)象已經(jīng)出現(xiàn)了（例如晶盛機(jī)電），產(chǎn)業(yè)整合和收購是發(fā)展趨勢。

二、襯底環(huán)節(jié)

1、碳化硅粉末&單晶爐國內(nèi)能夠生產(chǎn)，熱場依靠進(jìn)口碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈包括襯底-外延-器件三環(huán)節(jié)。

其中襯底質(zhì)量取決于三個(gè)因素∶粉末、單晶爐和生產(chǎn)技術(shù)人員。

粉末、單晶爐我國能夠自主生產(chǎn)，通過近幾年的摸索國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)。

碳化硅歷史短，國內(nèi)處于轉(zhuǎn)化階段，國產(chǎn)單晶片距離國際還有很大差距。碳化硅粉末∶目前雖然能完全生產(chǎn)，但是是否達(dá)到最高的6個(gè) 9的純度存疑。

相比于硅基單晶爐，碳化硅單晶爐設(shè)備較為簡單 ！

單晶爐∶自主搭建費(fèi)用不超過 100 萬元，其中的全套熱場和內(nèi)坩堝需要進(jìn)口。如果完全進(jìn)口一臺爐子需要150+萬元，國內(nèi)所有碳化硅襯底企業(yè)的單晶爐都是自主搭建或者購買國產(chǎn)，從而降低投資壓力。

2、車硅級別碳化硅是系統(tǒng)替換硅基器件，替換后能夠提高整車的性能和性價(jià)比電動(dòng)汽車終端已經(jīng)起來，碳化硅在新能源汽車上的使用分為前驅(qū)和后驅(qū)。

如果都使用碳化硅器件，一片6寸片子可以供應(yīng)兩臺車;如果只是前驅(qū)或者后驅(qū)，可以供應(yīng) 4輛車。

碳化硅需要匹配市場+產(chǎn)能跟上，終端市場已經(jīng)打開。碳化硅器件不是和硅器件一對一替換，使用碳化硅需要更換整個(gè)系統(tǒng)。碳化硅價(jià)值雖然貴于硅基，但是碳化硅器件能夠節(jié)約電池包負(fù)載，提高續(xù)航里程。從系統(tǒng)角度碳化硅能夠提高車的性能和性價(jià)比。

3、國產(chǎn)襯底在長晶和切磨拋上與全球龍頭的襯底還存在較大差距。

有三分之一以上的降本空間襯底環(huán)節(jié)是最容易降本的環(huán)節(jié)，有目前水平下降三分之一以上的空間。襯底目前直接銷售往器件廠，根據(jù)銷量階梯定價(jià)。

Cr-ee 的6寸襯底價(jià)格國際公允價(jià)格在 900-1000美金。

國內(nèi)一臺爐子長晶需要1個(gè)星期，一年能出大約 50錠，國內(nèi)水平1錠出 30片（經(jīng)過切磨拋損失 50%之后的量），所以國內(nèi)一個(gè)爐子一年能出1500片襯底片。國內(nèi)厚度在 2-3cm 之間。Cr-ee一個(gè)晶錠能出60-70片，厚度在 4-5cm，Cr-ee 領(lǐng)先國內(nèi)主要系切磨拋工藝要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于國內(nèi)。

4、中國襯底廠商的優(yōu)勢在于市場

Cr-ee 是目前的對標(biāo)對象，而不是競爭對手國內(nèi)與國際市場至少差 30%以上，國內(nèi)市場上只有天科合達(dá)一家銷售導(dǎo)電型的碳化硅襯底，山東天岳需要上市之后建工廠（在上海的臨港），至少需要2-3年。

天科合達(dá)的優(yōu)勢在于市場優(yōu)勢，中國的終端需求非常巨大。Cr-ee 是目前的對標(biāo)對象，追趕差距仍比較大。

5、國產(chǎn)長晶爐假以時(shí)日能夠追趕上國際水平

化硅目前的問題是人才短缺爐子隨著時(shí)間不斷變化會趕上國外領(lǐng)先水平，目前國內(nèi)發(fā)展的主要矛盾是人才短缺。

碳化硅的人才全球短缺，因?yàn)樾枰獙?shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)才能摸索出有效的知識，而且需要眾多技術(shù)專家構(gòu)成的技術(shù)團(tuán)隊(duì)才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行。

貿(mào)易戰(zhàn)成為了國產(chǎn)襯底企業(yè)的一個(gè)成長契機(jī)。在技術(shù)卡脖子之后碳化硅廠，國內(nèi)襯底公司開始發(fā)奮圖強(qiáng)，國產(chǎn)化趨勢非常明顯，國內(nèi)市場規(guī)模也成為了一個(gè)催化因素。

市場上碳化硅目前不是賺錢的問題，而是市占率的問題。天科合達(dá)提高市占率，定價(jià)要比 Cr-ee 便宜 20%才能打開銷路，在定價(jià)策略上是跟隨者策略。

6、熱場這個(gè)細(xì)分賽道是一門好生意

價(jià)值量大、客戶黏性足且行業(yè)格局未定型熱場分為保溫材料和坩堝兩個(gè)部分，其中保溫材料使用壽命 3-4個(gè)月，每個(gè)3-4萬元，坩堝用壽命1-2月，每個(gè)坩堝需要 8000-10000元。

一年熱場和爐子的投資差距不大，加上熱場是耗材，熱場的投資額非常巨大。西格里和東洋碳素已經(jīng)完全退出了光伏熱場的競爭，轉(zhuǎn)向了碳化硅市場。

7、碳化硅生產(chǎn)的主流技術(shù)路線是氣相（就是 PVT法），從光伏液相轉(zhuǎn)向碳化硅氣相很難液相法成功長出碳化硅襯底的主要以豐田汽車旗下公司為主，包括電裝（De-n-so）等。

據(jù)說質(zhì)量可行，但是目前尺寸尚未達(dá)到4英寸。主流路線仍然是氣相法。液相法做光伏的很難轉(zhuǎn)向氣相碳化硅碳化硅廠，因?yàn)楣韬吞蓟璨牧喜罹嗑薮? 碳化硅本身不存在液態(tài)，日本研發(fā)了7-8年才做到4寸的產(chǎn)品。

二、襯底環(huán)節(jié)

切磨拋工序

1、切磨拋工藝掌握不足導(dǎo)致國產(chǎn)襯底的良率只有 50%

Cr-ee 襯底的良率目前只有60%，國產(chǎn)良率尚未公布。良率低不僅是因?yàn)閱尉t工藝復(fù)雜，更是襯底還涉及切磨拋工序。切磨拋環(huán)節(jié)的良率很低，目前國內(nèi)廠商僅能達(dá)到50%。

良率低主要由于∶

（1）晶錠拉出后，如果質(zhì)量不好在切的環(huán)節(jié)會直接破碎。

（2）研磨環(huán)節(jié)國產(chǎn)的消耗率高于Cr-ee。

（3）CMP環(huán)節(jié)對工藝要求最高，國內(nèi)很多企業(yè)做不好。

（4）碳化硅材料本身硬度大、應(yīng)力大，切磨非常細(xì)致，且耗時(shí)長。

切磨拋設(shè)備涉及到的公司中三分之二都是日本老牌公司，也有一部分是歐洲公司。切磨拋的難點(diǎn)目前不在于設(shè)備，，而是技術(shù)工藝。技術(shù)工藝需要時(shí)間積累，不僅僅是原理認(rèn)識。

2、受限于產(chǎn)能，切磨拋環(huán)節(jié)國內(nèi)工藝研究慢;且切磨拋環(huán)節(jié)的投資量不是線性增加的切磨拋國內(nèi)產(chǎn)能少，像天科合達(dá)這樣已經(jīng)起量的公司切磨拋產(chǎn)能估計(jì)在10000 片。

切磨拋需要根據(jù)產(chǎn)能來投入研發(fā)，國內(nèi)實(shí)際器件處于研發(fā)階段，還沒有進(jìn)入量產(chǎn)階段，現(xiàn)階段投入巨大精力研究切磨拋環(huán)節(jié)不現(xiàn)實(shí)。

切磨拋環(huán)節(jié)的產(chǎn)能有富余，單晶爐量起來后切磨拋環(huán)節(jié)的投資量不是線性增加的。

如果不包括檢測設(shè)備，按照1500 片/月產(chǎn)能計(jì)算，切磨拋設(shè)備投資需要 5000 萬元人民幣。按照 3000 片/月產(chǎn)能，切磨拋設(shè)備投資需要 6500 萬元。

三、外延環(huán)節(jié)

1、外延環(huán)節(jié)主要取決于設(shè)備，國內(nèi)與國際工藝不存在太多差異國產(chǎn)的外延片與國外工藝沒有差距，外延爐的設(shè)備已經(jīng)能夠滿足器件要求，根據(jù)器件要求再進(jìn)行微調(diào)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品沒有任何問題。

外延主要取決于設(shè)備。目前全市場的外延爐來自三家海外公司∶龍一 Nu-f-l-a-re，龍二 LPE，龍三 愛思強(qiáng)。

外延未來的發(fā)展與硅片相似，水平主要對應(yīng)在設(shè)計(jì)。外延要反應(yīng)好，需要捆綁器件共同推進(jìn)。

2、Nu-f-l-a-re 一家能夠產(chǎn)出滿足量產(chǎn)需求的全自動(dòng)碳化硅 MO-C-VD 設(shè)備真正對應(yīng)量產(chǎn)全自動(dòng)生產(chǎn)的 MO-C-VD 設(shè)備的只有Nu-f-l-a-re 一家能夠產(chǎn)出。

Nu-f-l-a-re 在 5-6年之前推出 MO-C-VD 設(shè)備，設(shè)計(jì)產(chǎn)能達(dá)到 1800 片，

月，全自動(dòng)化，價(jià)格需要 3000+萬元。雖然當(dāng)時(shí)沒有訊速獲得市場歡迎，但是隨著量產(chǎn)的需求出現(xiàn)，Nu-f-l-a-re 領(lǐng)先優(yōu)勢完全體現(xiàn)了出來∶產(chǎn)能大、自動(dòng)化且打掃方便。

Nu-f-l-a-re 設(shè)備采用的是垂直氣流，不會帶來積塵物掉落。

3、外延爐的產(chǎn)能非常緊缺，Nu-f-l-a-re 每年產(chǎn)能僅12臺，可能成為碳化硅產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能瓶頸MO-C-VD 的銷售非常緊俏。

Nu-f-l-a-re在中國的訂單已經(jīng)排至 2023下半年，Nu-f-l-a-re 產(chǎn)能每年約 12臺，目前也在想辦法擴(kuò)產(chǎn)，但是看到擴(kuò)產(chǎn)結(jié)果至少需要 2-3年。因?yàn)閿U(kuò)產(chǎn)需要零件供應(yīng)商同步擴(kuò)產(chǎn)，而零件供應(yīng)商同樣面臨產(chǎn)能有限的問題。

LPE 將硅外延全部轉(zhuǎn)至碳化硅，目前年產(chǎn)能大約 30+臺，每天產(chǎn)能約300 臺。瀚天天成、東莞天域都與 LPE 簽了合同，但是外延爐的產(chǎn)能距離公司設(shè)計(jì)的產(chǎn)能目標(biāo)還差得太遠(yuǎn)。

公司目前購買 LPE 的設(shè)備同樣面臨兩難?，F(xiàn)在購買的LPE 設(shè)備在 3-5年后一定會被淘汰，且設(shè)備需要人工手動(dòng)上片，人工成本高目難招募維護(hù)成本極高。

4、外延爐國內(nèi)公司進(jìn)展

國內(nèi)有晶盛機(jī)電、北方華創(chuàng)、中電 48 所等 4家公司生產(chǎn)出外延爐。晶盛機(jī)電的 MO-C-VD 外延爐已經(jīng)形成了國內(nèi)客戶的銷售。這四家的外延爐都是仿造的 LPE 的水平氣流外延爐。

中微公司做出了LED 使用的 MO-C-VD，國內(nèi)半導(dǎo)體公司有可能轉(zhuǎn)向碳化硅。中微目前還沒有做出碳化硅的外延爐，在進(jìn)行攻克技術(shù)，已經(jīng)定增了碳化硅的 MO-C-VD 的項(xiàng)目。

一臺樣機(jī)的驗(yàn)證成本很高，設(shè)備出來需要一段時(shí)間的驗(yàn)證∶要看產(chǎn)品能不能穩(wěn)定、設(shè)備是否穩(wěn)定和零配件能否穩(wěn)定被使用。進(jìn)口的核心零配件是否會受到國外"卡脖子"也需要考慮。

5、外延爐國外公司進(jìn)展

LPE新訂單至少排18個(gè)月以上。LPE 交付先保證大客戶，2/3給大客戶（瀚天天成和東莞天域），LPE 產(chǎn)能一個(gè)月產(chǎn)能3-4臺。

愛思強(qiáng)全自動(dòng)外延爐的技術(shù)還沒有完全體現(xiàn)出來（de-mo 機(jī)在瀚天天成做測試但是遇到機(jī)械臂裝不上的問題），且公司重心放在了氮化鎵外延上。愛思強(qiáng)設(shè)備+機(jī)械臂需要 3000多萬元，按照愛思強(qiáng)的工藝設(shè)計(jì)，8 片同時(shí)上、下必須使用機(jī)械臂;機(jī)械臂將托盤和載板送入反應(yīng)爐和熱場。

碳化硅對濃度和均勻度的要求非常高需要片內(nèi)、片間和爐間差距越小越好，現(xiàn)階段進(jìn)行工藝上控制過于困難。

6、產(chǎn)業(yè)整合和收購是第三代半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展趨勢

半導(dǎo)體最好的方法就是將每個(gè)環(huán)節(jié)掌握在自己手上，因?yàn)槊總€(gè)環(huán)節(jié)都涉及到商業(yè)機(jī)密;分開生產(chǎn)一是成本高，二是機(jī)密流失的風(fēng)險(xiǎn)大。器件大公司加上外延爐整合產(chǎn)業(yè)鏈;襯底片的生產(chǎn)企業(yè)加上外延爐直接賣外延爐的現(xiàn)象已經(jīng)出現(xiàn)了，產(chǎn)業(yè)整合和收購是發(fā)展趨勢。

碳化硅的熱潮很高，目前不是資金少的問題，而是技術(shù)能否攻克的問題。研發(fā)、技術(shù)和客戶結(jié)構(gòu)三者缺一不可，扎實(shí)做產(chǎn)品有研究、有背景、有投資的公司能夠在市場中生存下去。市場前幾年大公司沒有起來，成立了許多單個(gè)項(xiàng)目型公司;隨著大公司的動(dòng)作，外延片和器件的捆綁大量出現(xiàn)，最終項(xiàng)目公司就會被收購打包成為一家半導(dǎo)體大公司。

7、國內(nèi)外延生產(chǎn)公司

國內(nèi)外延國內(nèi)最著名的廠商是天域和瀚天天成，從產(chǎn)業(yè)鏈布局上來說三安是有優(yōu)勢的。

爍科（生產(chǎn)單晶），普興（碳化硅外延），國盛（氮化鎵外延）都是中電科旗下企業(yè)，鳳凰光學(xué)收購了普興和國盛電子，各有分工。半絕緣片領(lǐng)域軍方的市場已經(jīng)飽和，同光、爍科和天岳是軍方高純半絕緣的供應(yīng)商。

這幾家公司再生產(chǎn)一部分用于 5G和通信就完全足夠，且器件的要求不高。公司開始將精力用于拓展導(dǎo)電晶片，已經(jīng)推出了質(zhì)量不錯(cuò)的樣片，量產(chǎn)的樣片預(yù)計(jì)在 2022年3-4月推出。三安光電垂直產(chǎn)業(yè)鏈的思路非常正確，從設(shè)備上來看是國內(nèi)公司中最強(qiáng)的。三安收購了北電，但是目前還沒有向市場拿出單晶樣片。

三安的外延產(chǎn)能非常強(qiáng)，有 4臺Nu-l-f-a-re 設(shè)備;如果產(chǎn)能起來的話可以碾壓中國所有的外延公司，最大的問題是沒有外延工程師，現(xiàn)在爐子空關(guān)。所以器件上只好暫時(shí)購買外延片。

三安光電最大的問題是缺技術(shù)團(tuán)隊(duì)和人才，碳化硅發(fā)展歷史短，挖 1-2個(gè)人沒用。3-5 年三安能夠成長為一家非常有競爭力的公司，公司有背景、資金和支撐，而時(shí)間可以磨出人才和產(chǎn)品。

尾聲：

碳化硅賽道目前在國內(nèi)一級、二級市場干的是熱火朝天，但對于國際巨頭來看，依然是追趕者角色，在這一過程中，確實(shí)有很多原先不起眼的黑馬能夠跑出 。

但需要多多保持對這個(gè)賽道、標(biāo)的、進(jìn)展的密切跟蹤，比如產(chǎn)能爬坡情況如何、良率提高如何、工藝改善等等問題 ！

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