产业反转趋势显现:碳化硅(SiC)供应格局梳理

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产业反转趋势显现:碳化硅(SiC)供应格局梳理

一. 驱动逻辑

(1)产业反转趋势显现

近期SiC景气度上行显著,衬底厂反馈近期均处于满产运行状态,下游企业如芯联集成一季度大幅减亏。 

(2)新增需求有望爆发

先进封装领域,台积电已明确SiC衬底需求(作为CoWoS中阶层材料);AI电源领域,台达等多款SiC固态变压器(SST)正加速落地。  

二. 碳化硅概览

半导体材料代际划分:第一代硅、锗;第二代砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP);第三代碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)。

碳化硅是由硅和碳以共价键结合形成的化合物半导体,主要特性:

高禁带宽度(耐高温)、高热导率(散热性能优异)、高击穿电场(耐高压)、高电子饱和漂移速度(适配高频场景)。

2.1 SiC分类

根据尺寸分为:6英寸(量产主流,占比超90%)、8英寸(逐步量产阶段)。

根据衬底性质分为:

(1)导电型衬底:导电性能好,全球主流;主要用于制造功率器件,如车载电源、直流充电桩、光储逆变器、工业电源等。

(2)半绝缘型衬底:高电阻率,几乎不导电,用于制造射频器件,如通信基站(功率放大器)、雷达系统等。

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三. 制备工艺及流程

两大环节:碳化硅颗粒需先制备成衬底,再通过外延生长得到外延层,以满足下游器件电学性能要求。

3.1 衬底制备

(1)原料合成:将高纯硅粉和碳粉反应合成碳化硅颗粒,主流工艺为碳热还原法。

(2)晶体生长:碳化硅粉通过高温升华再沉积,在籽晶上生长出晶锭;主流工艺为物理气相传输法(PVT法)。

(3)衬底加工:晶锭经过切割、研磨、抛光、清洗等工序,制成标准直径的SiC衬底薄片。

3.2 外延生长

外延片是器件制造的直接原材料,是在衬底基础上的二次加工,核心流程分为两步:

(1)衬底预处理:通过原位刻蚀及高温退火,修复晶格缺陷,提供无损伤的单晶表面

(2)外延生长:采用化学气相沉积法(CVD法),在碳化硅衬底表面沉积一层单晶外延薄膜,其掺杂类型决定器件功能。

四. 供应格局

海外巨头主导高端衬底市场:Wolfspeed(美)、Coherent(美)、罗姆(日)、意法半导体(瑞)、英飞凌(德)。

天岳先进:SiC衬底国内龙头,半绝缘型衬底国内市占第一,8英寸衬底全球市占率领先。

三安光电:国内化合物半导体IDM龙头,SiC衬底、外延、芯片、模块全链条布局。

天富能源:天科合达第二大股东,其导电型衬底全球市占率第二。

晶升股份:国内SiC长晶炉龙头,同时布局外延炉设备,深度绑定头部衬底厂商。


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