碳化硅項目遍地開花 2022年或成關鍵轉折點！

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目前制約碳化硅功率器件大規模應用的核心原因依然是成本，根據預測，2022年有望成為碳化硅價格下降的關鍵轉折點。

據媒體報道，近日，投資160億元的長沙三安第三代半導體項目，首批施工單體已全面進入主體施工階段，第二批施工單體將於9月底完成基礎施工，春節前完成所有單體封頂。

根據此前報道，該項目於7月20日正式開工，作為長沙17個制造業標誌性重點項目之一，主要建設具有自主知識產權的襯底（碳化硅）、外延、芯片及封裝產業生產基地，項目建成達產後將形成超百億元的產業規模，並帶動上下遊配套產業產值預計逾千億元。

資料顯示，第三代半導體是指禁帶寬度在2.3eV及以上的半導體材料，目前比較成熟的有碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等。

其中，碳化硅相較於傳統半導體矽材料，在耐高壓、耐高溫、高頻等方面具備碾壓優勢，是材料端革命性的突破。隨著碳化硅在特斯拉Model 3等高端車市場成功運用，未來汽車領域被認為將是其成長主要動力。

而根據方正證券分析師陳杭9月4日報告整理，碳化硅還可被應用於數據中心、智能電網、高鐵動車、充電樁、5G、光伏、風力發電等多個領域，可謂“萬物皆可碳化硅”。其中在5G領域，碳化硅還被認為是5G通信晶片中最理想的襯底。據Yole預測，2017年至2023年，碳化硅的復合年增長率將達到31%，到2023年，其市場規模約為15億美元。

國內公司大手筆布局

項目遍地開花

據《科創板日報》不完全統計發現，僅是今年以來，就有十多個碳化硅項目在全國各地開工或取得積極進展，可謂遍地開花：

除了上述在長沙開工的三安光電項目外，安徽合肥有露笑科技投資的100億元碳化硅等第三代半導體的研發及產業化項目，包括碳化硅晶體生長、襯底制作、外延生長等的研發生產；

浙江紹興有同為露笑科技投資的7億元碳化硅襯底片項目；

浙江寧波有華大半導體投資10.5億元的寬禁帶項目，計劃年產8萬片4-6吋碳化硅襯底及外延片、碳化硅基氮化鎵外延片；

江蘇徐州總投資3億元的碳化硅功率半導體項目投產後年產碳化硅模塊約70萬只，產值約7億元人民幣；

山東青島有中科鋼研旗下的集成電路產業園，或於9月竣工投產，有望打破碳化硅晶體襯底片依賴進口；

上海則有ROHM-臻驅科技聯合成立的實驗室，致力於開發、測試及推廣以碳化硅為基礎材料的功率半導體技術；

山西則有中國電科旗下的國內最大碳化硅材料供應基地，一期項目可形成7.5萬片的碳化硅晶片產能，已實現4英寸晶片量產，合格率達65%。

2022年成關鍵轉折點

成本下降後或率先實現國產替代

從競爭格局來看，目前，美、歐、日廠商在全球碳化硅產業中較為領先，其中美國廠商佔據主導地位。方正證券陳杭9月4日報告指出，除上述應用領域外，碳化硅在材料和器件在軍工國防領域的重要作用愈發越來越突出，碳化硅外延設備在推動產業鏈國產化進程中，意義尤為重大。

需要注意的是，先發優勢是半導體行業的特點，而相較於第一代、第二代半導體，國產廠商對碳化硅研究起步時間與國外廠商相差不多，因此國產廠商有希望追上國外廠商，完成國產替代。

目前，國內碳化硅產業內主要集中於4寸、6寸碳化矽襯底生產，8寸襯底已有樣品出貨。根據陳杭上述報告整理，與傳統半導體類似，碳化硅產業鏈同樣分為設備、襯底、外延、設計、制造、封測、應用7個部分，國內相關公司在產業鏈各段布局如下圖所示：



雖然在制程上，碳化硅大部分設備與傳統硅生產線相同，但陳杭強調，由於碳化硅具有硬度高等特性，需要一些特殊的生產設備，如高溫離子注入機、碳膜濺射儀、量產型高溫退火爐等，其中是否具備高溫離子注入機是衡量碳化硅生產線的一個重要標準。

技術以外，部分機構認為，目前制約碳化矽功率器件大規模應用的核心原因依然是成本，主要源於低效的晶體生長過程。

據介紹，碳化硅器件價值鏈可分為襯底——外延——晶圓——器件，其中襯底所佔的成本最高為50%，，主要原因單晶生長緩慢且品質不夠穩定，這也使得碳化矽價格高，沒有得到廣泛的推廣。但隨著技術不斷進步，產量逐漸攀升，未來碳化矽襯底以及外延片價格都將下降。

海通證券分析師王猛3月15日報告預測，2022年有望成為碳化硅價格下降的關鍵轉折點，因為主流豪華汽車品牌開始量產采用碳化硅方案的車型，這將大幅提升Cree等襯底廠商8英寸線的產能利用率，到2025年碳化硅器件價格有望下降到當前水平的1/4-1/3，結合電池成本的節省，碳化硅的經濟性和性能優勢將充分顯現。

在應用方面，陳杭認為，汽車電動化將形成碳化硅最大的下遊市場。考慮到未來電動車需要更長的行駛里程，更短的充電時間和更高的電池容量，碳化硅MOSFET元件將是大勢所趨，時間節點大約在2021年左右。碳化硅有望提高3%-5%的碳化硅逆變器效率，從而降低電池成本。

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