碳化硅廠家 國(guó)內(nèi)外碳化硅生產(chǎn)企業(yè)及市場(chǎng)格局介紹

寬禁帶（Eg>2.2eV）半導(dǎo)體材料被稱為第三代半導(dǎo)體材料。以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有較寬的禁帶寬度、高電子飽和漂移速度、高熱導(dǎo)率以及良好的抗輻射特性等特點(diǎn)，能夠大幅提升電子器件的頻率、功率特性，降低功率轉(zhuǎn)換損耗，在軍用電子、無線通信、電力電子、航空航天等領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。氮化鎵因?yàn)樯L(zhǎng)速率慢，反應(yīng)副產(chǎn)物多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，大尺寸單晶生長(zhǎng)困難，目前氮化鎵單晶生長(zhǎng)尺寸在2英寸和4英寸，相比碳化硅難度更高。因此第三代半導(dǎo)體目前普遍采用碳化硅作為襯底材料，在高壓和高可靠性領(lǐng)域選擇碳化硅外延，在高頻領(lǐng)域選擇氮化鎵外延。為了方便讀者了解碳化硅單晶和外延材料的發(fā)展情況，筆者梳理了近年來國(guó)內(nèi)外的主要碳化硅企業(yè)的市場(chǎng)、技術(shù)及布局概況，以便參考。

根據(jù)半導(dǎo)體時(shí)代產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)顯示：2020上半年全球半導(dǎo)體SiC晶片市場(chǎng)份額，美國(guó)CREE出貨量占據(jù)全球45％，日本羅姆子公司SiCrystal 占據(jù)20％，II—VI占13％。中國(guó)企業(yè)天科合達(dá)的市場(chǎng)占有率由2019年3％上升至2020年上半年的5.3％，山東天岳占比為2.6％。據(jù)半導(dǎo)體時(shí)代產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心，2020年中國(guó)碳化硅晶片在半導(dǎo)體領(lǐng)域的出貨量13萬片，僅占全球8.67%,預(yù)測(cè)2025年出貨量80萬片，2020—2025年復(fù)合增長(zhǎng)率為43.8%，遠(yuǎn)高于全球27.2%復(fù)合增長(zhǎng)率，中國(guó)出貨量占有半上升至16%。

2020年全球碳化硅材料生產(chǎn)企業(yè)市占率

國(guó)外公司

Cree

科銳（CREE）成立于1987年，是美國(guó)上市公司，為全球LED外延、芯片、封裝、LED照明解決方案、化合物半導(dǎo)體材料、功率器件和射頻于一體的著名制造商和行業(yè)領(lǐng)先者。Cree的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)來源于碳化硅（SiC)材料，其SiC材料在襯底和外延領(lǐng)域都有著絕對(duì)的領(lǐng)軍優(yōu)勢(shì)，市占率在50%左右。近兩年更是“一片難求”。對(duì)于下游的器件廠家而言，保障供應(yīng)最好的方式，就是和Cree簽訂長(zhǎng)期供貨協(xié)議。

2019年，Cree宣布投資10億美金用來擴(kuò)大SiC的產(chǎn)能，包括整合一座8英寸晶圓廠（4.5億美金投資用于North Fab，增建工廠和產(chǎn)能）和一座8英寸SiC材料工廠（4.5億美金用于mega factory，剩下的1億美金用于SiC其他業(yè)務(wù)的相關(guān)投入），將其SiC材料和晶圓制造的能力擴(kuò)張30倍。Cree判斷目前已經(jīng)達(dá)到了采用電動(dòng)汽車和采用碳化硅的轉(zhuǎn)折點(diǎn)——汽車制造商已宣布計(jì)劃在電氣化項(xiàng)目上花費(fèi)至少3000億美元，他們對(duì)碳化硅的興趣非常高。2019年9月，Cree與德爾?？萍夹奸_展汽車碳化硅器件合作；2020年12月，Cree成為大眾汽車集團(tuán)FAST（未來汽車供應(yīng)鏈）項(xiàng)目碳化硅獨(dú)家合作伙伴。

II-VI

II—VI是一家生產(chǎn)單晶體碳化硅襯底和采用化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)的多晶體金剛石材料的美國(guó)供應(yīng)商,2015年在瑞士斯德哥爾摩舉辦的化合物復(fù)合半導(dǎo)體制造科技會(huì)議上發(fā)布了世界上首款200mm的碳化硅圓片。II-VI在其2019年Q3的電話會(huì)議中說明：2018年基于SiC的電力電子設(shè)備（包括用于電動(dòng)車輛應(yīng)用）增長(zhǎng)了70％。整個(gè)SiC的應(yīng)用市場(chǎng)正在加強(qiáng)，特別是在中國(guó)。在資金投入方面，2019財(cái)年其很大一部分的資本投入，都是用于SiC。2020年，II-VI表示將收購(gòu)Ascatron與INNOViON，Ascatron在SiC和半導(dǎo)體行業(yè)擁有悠久歷史經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)SiC外延晶片和器件，可用于各種高壓電力電子應(yīng)用。INNOViON則是世界上最大的離子注入服務(wù)提供商，在全球范圍內(nèi)擁有30個(gè)注入器，支持最大300mm晶圓處理能力。Ascatron和INNOViON的技術(shù)平臺(tái)補(bǔ)充了II-VI的SiC襯底，結(jié)合這些功能，以實(shí)現(xiàn)世界上最先進(jìn)的垂直集成150mm SiC技術(shù)平臺(tái)。2021年2月，II-VI 宣布推出最新級(jí)別的反應(yīng)燒結(jié)（reaction-bonded）碳化硅陶瓷材料，適用于IGBT等功率電子。據(jù)介紹，在25°C時(shí)，II-VI新型材料的導(dǎo)熱率可達(dá)到255W/m-K。II-VI公司認(rèn)為，這比其他任何競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品都至少高出25％，從而使得功率模塊能夠有效地散熱，而且其他性能也非常出色。

ROHM

日本羅姆半導(dǎo)體（ROHM）是日本首家、全球第四家具備SiC器件量產(chǎn)能力的半導(dǎo)體廠商，其優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)從襯底到模塊的垂直整合。ROHM于2010年開始量產(chǎn)SiC MOSFET，2012年開始供應(yīng)符合AEC- Q101 標(biāo)準(zhǔn)的車載級(jí)產(chǎn)品，2020年ROHM推出的“1200V第四代 SiC MOSFET”通過大幅減少寄生電容來降低約50％的開關(guān)損耗，兼具了低導(dǎo)通電阻和高速開關(guān)性能，適用于包括主機(jī)逆變器在內(nèi)的汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)和工業(yè)設(shè)備的電源。ROHM專注于汽車和工業(yè)市場(chǎng)。截至2017財(cái)年，汽車和工業(yè)的銷售已經(jīng)占到總銷售額的44％，根據(jù)公司業(yè)績(jī)說明會(huì)，預(yù)計(jì)2020年更將達(dá)到50％，其中汽車占35％，工業(yè)占15％。公司預(yù)計(jì)汽車、工業(yè)方面將分別實(shí)現(xiàn)年均增長(zhǎng)11％、13％（2017年3月—2021年3月）。

根據(jù)Yole的統(tǒng)計(jì)，Infineon和Cree兩家公司占據(jù)了整個(gè)SiC市場(chǎng)份額68％，其后便是ROHM。為了把握SiC材料快速增長(zhǎng)的機(jī)遇，根據(jù)公開業(yè)績(jī)說明會(huì)，公司計(jì)劃分批投入共計(jì)600億日幣，至2025年時(shí)將SiC的產(chǎn)能提升至2017年的16倍。力爭(zhēng)到2025年，ROHM能在全球SiC市場(chǎng)的份額達(dá)到30％。

昭和電工

日本SiC外延的領(lǐng)導(dǎo)廠商昭和電工近兩年也動(dòng)作頻密，在連續(xù)4次宣布擴(kuò)張其SiC外延產(chǎn)能后，其SiC外延產(chǎn)能從最初的1500片/月提升至2019年Q1的9000片/月。2020年，昭和電工宣布豐田集團(tuán)旗下主要生產(chǎn)汽車空調(diào)、點(diǎn)火、燃油噴射等系統(tǒng)的DENSO（電裝）公司將采用公司的碳化硅外延片，用于燃料電池電動(dòng)車的下一代增壓動(dòng)力模塊制造。2021年5月，英飛凌宣布，為提高碳化硅的供應(yīng)安全，已和日本晶圓制造商昭和電工簽訂供應(yīng)契約，供應(yīng)包括磊晶在內(nèi)的各種碳化硅材料（SiC），英飛凌因此可獲得更多基材，以滿足對(duì) SiC 型產(chǎn)品日益漸增的需求。

國(guó)內(nèi)方面

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(guó)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(zhǎng)-晶體加工-晶片加工-清洗檢測(cè)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(zhǎng)。

天科合達(dá)先后承擔(dān)了"線圈內(nèi)置式大尺寸SiC單晶爐研發(fā)"、"大尺寸SiC材料與器件的制造設(shè)備與工藝技術(shù)的研究"等多項(xiàng)國(guó)家"02"專項(xiàng)和國(guó)家"863計(jì)劃"等項(xiàng)目，并牽頭起草了國(guó)內(nèi)唯一一項(xiàng)規(guī)范SiC晶片產(chǎn)品質(zhì)量要求的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和多項(xiàng)晶片檢測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。該公司招股書申報(bào)稿顯示公司目前擁有34項(xiàng)專利，其中國(guó)內(nèi)發(fā)明專利27項(xiàng)，國(guó)際發(fā)明專利6項(xiàng)，擁有"PVT碳化硅單晶生長(zhǎng)爐制造技術(shù)"、"高純度碳化硅生長(zhǎng)原料合成技術(shù)"等六大核心技術(shù)。產(chǎn)品方面天科合達(dá)主要產(chǎn)品為SiC晶片、其他SiC產(chǎn)品和SiC單晶生長(zhǎng)爐，其中SiC核心產(chǎn)品是SiC晶片，其他還包括SiC籽晶、SiC晶體等。

2014年，天科合達(dá)成為國(guó)內(nèi)首家研制成功6英寸碳化硅晶片的公司碳化硅廠家，成為這一細(xì)分賽道龍頭，2020年1月啟動(dòng)了8英寸晶片研發(fā)工作。天科合達(dá)目前已能供應(yīng)2-6英寸的單晶襯底。近日，天富能源（600509.SH）公告稱，擬收購(gòu)控股股東天富集團(tuán)持有的北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱天科合達(dá)）1000萬股份，約占天科合達(dá)總股本的4.63%。此次交易，天富能源將以每股25元的價(jià)格收購(gòu)對(duì)應(yīng)股份，交易總額為2.5億元。

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(guó)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。目前，公司主要產(chǎn)品覆蓋半絕緣型和導(dǎo)電型碳化硅襯底，已供應(yīng)至國(guó)內(nèi)碳化硅半導(dǎo)體行業(yè)的下游核心客戶，同時(shí)已被部分國(guó)外半導(dǎo)體公司使用。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)。

河北同光

河北同光晶體有限公司成立于2012年，位于保定市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，主要從事第三代半導(dǎo)體材料碳化硅襯底的研發(fā)和生產(chǎn)。公司主要產(chǎn)品包括4英寸和6英寸導(dǎo)電型、半絕緣碳化硅襯底，其中4英寸襯底已達(dá)到世界先進(jìn)水平。同光晶體先后承擔(dān)國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家技術(shù)改造工程等重大國(guó)家專項(xiàng)，承擔(dān)省級(jí)研究課題10余項(xiàng)，擁有專利70余項(xiàng)，其中發(fā)明專利17項(xiàng)。

2020年，同光晶體年產(chǎn) 10 萬片直徑 4-6 英寸碳化硅單晶襯底項(xiàng)目落戶淶源。 目前，同光晶體已擁有自主研發(fā)設(shè)計(jì)的單晶生長(zhǎng)爐200余臺(tái)（套），今年同光晶體將籌劃推進(jìn)下一個(gè)2000臺(tái)單晶生長(zhǎng)爐廠區(qū)建設(shè)，預(yù)計(jì)2022年一期項(xiàng)目600臺(tái)投產(chǎn)運(yùn)行，在2025年完成全部設(shè)備投資，力爭(zhēng)成為全球重要的碳化硅單晶襯底供應(yīng)商，引領(lǐng)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

中科鋼研

中科鋼研是由國(guó)務(wù)院國(guó)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(guó)宏中宇科技發(fā)展有限公司（下稱“國(guó)宏中宇”）建設(shè)成以上?？偛炕貫楹诵?，擁有國(guó)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)。

近日，山東萊西中科鋼研碳化硅集成電路產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目傳來新進(jìn)展。據(jù)報(bào)道，該項(xiàng)目總投資10億元，占地83畝，建筑面積5.5萬平方米，主要產(chǎn)品為4英寸、6英寸碳化硅晶體襯底片，預(yù)計(jì)年內(nèi)投產(chǎn)。該項(xiàng)目全部達(dá)產(chǎn)后，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)5萬片4英寸碳化硅晶體襯底片、5000片4英寸高純度半絕緣型碳化硅晶體襯底片。

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?！?/p>

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(zhǎng)王垚浩博士牽頭碳化硅廠家，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)，該項(xiàng)目將擴(kuò)大晶體生長(zhǎng)和加工規(guī)模，并增加外延片加工生產(chǎn)線，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)各類襯底片和外延片共20萬片，年產(chǎn)值將達(dá)13.5億元。2021年4月10日，廣州南砂晶圓半導(dǎo)體技術(shù)有限公司項(xiàng)目舉行了項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)暨開工儀式。

瀚天天成

瀚天天成電子科技（廈門）有限公司成立于2011年3月，是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售碳化硅外延晶片的中美合資高新技術(shù)企業(yè)，已形成3英寸、4英寸以及6英寸的完整碳化硅半導(dǎo)體外延晶片生產(chǎn)線，并滿足600V、1200V、1700V器件制作的需求。

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