科技猎下游需求推动，碳化硅产业迎来加速扩张
下游需求推动，碳化硅产业迎来加速扩张
下游需求供不应求。
1月12日英飞凌宣布正在扩大与碳化硅供应商的合作，已与Resonac签署一份新的采购长单，补充并扩大了双方2021年签订合同，Resonac前身为昭和电工，是全球最大的碳化硅外延片供应商，目前已量产6英寸碳化硅衬底，8英寸碳化硅外延片样品也已出货。
稍早前1月9日东尼电子发布关于签订重大合同公告，子公司东尼半导体2023年将向T客户交付13.5万片6英寸碳化硅衬底，含税销售金额合计6.75亿元，已超过公司2021年全年营收13.39亿元的一半，2024年和2025年还将分别交付30万片和50万片。
此外，日本半导体龙头罗姆（ROHM）已经在福冈正式量产碳化硅功率半导体，并计划到2025财年最高向碳化硅功率半导体投资2200亿元，是2021年计划投资额的4倍；Wolfspeed近日宣布与奔驰建立合作关系，未来将向奔驰提供碳化硅功率半导体。
国内厂商也在加速碳化硅业务布局，三安光电将在2024年批量供应碳化硅芯片；晶盛机电已生产出8英寸碳化硅晶体，6英寸碳化硅产品已通过下游部分客户验证；天科合达也在2022年11月发布了8英寸碳化硅产品。
随着下游需求快速增长，碳化硅产业将加速扩张，本文我们来对碳化硅产业链进行一下分析。
性能较硅更好，市场空间成长大
作为第三代半导体材料，碳化硅相较硅带隙更宽，工作温度以及击穿电压更高，同时碳化硅的饱和电子迁移速率是硅的两倍，因此，碳化硅具有良好的耐热性、耐高压性以及导电性，碳化硅器件具有效率高、开关速度快等优点，在降低产品能耗、提升能量转换效率的同时减小了产品体积，是制造下一代高压功率器件的理想材料。
与传统硅片器件相比，碳化硅器件可减少约50%的电导通损耗，在新能源汽车中使用可提高车辆5%-10%的续航里程，同时降低约20%的电能转换系统成本，利用其体积小的优点还可以实现器械小型化。
虽然硅未来仍是半导体主要使用材料，但碳化硅渗透率会快速提高，根据Yole预测，2024年碳化硅材料市场渗透率将会接近10%，全球碳化硅功率半导体市场规模将从2021年的10.9亿美元增长至2027年的62.97亿美元，CAGR超过34%。
资料来源：Yole，钛媒体产业研究部
衬底是产业链核心，导电型衬底国产化率低
从碳化硅产业链来看，包括衬底、外延、器件、封测及设备环节，由于碳化硅单晶生长难度高，衬底制造困难，因此衬底是碳化硅芯片的核心，同时也在产业链中价值占比最高，成本约占器件总成本的50%。
与传统硅晶圆相比，碳化硅衬底生长速度慢、制备难度较大，其产能和成本是限制碳化硅行业发展的主要因素，目前碳化硅衬底单晶的生产方法主要有PVT（物理气相传输）、HTCVD（高温化学气相沉积）以及HTSG（高温溶液生长）方法。
PVT法设备简单、操作简便、生产成本较低，是目前大部分碳化硅衬底厂商主要使用的方法，即通过加热高纯碳化硅粉末使其升华，然后在籽晶上生长，但该方法效率较低，与2-3天能拉出2m长的硅棒相比，碳化硅7天只能生长2cm。
HTCVD法即通过直接加热碳烃和硅烃化合物反应，将反应后的气态碳化硅生长在籽晶上，虽然与PVT法相比该方法省去了提纯碳化硅粉末的过程，但生产成本同样较高且衬底缺陷较多。
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