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中国千亿资金涌入第三代半导体材料,SiC芯片风口已至?

国际电子商情讯 最近几年,中国千亿资金涌入第三代半导体材料,他们希望能够弯道超车,从巨大的5G、电动汽车市场中分得一杯羹。而最近,中国电子科技集团下属企业最近宣布,成功研制了碳化硅(SiC)芯片。风口已至?

国际电子商情讯 最近几年,中国千亿资金涌入第三代半导体材料,他们希望能够弯道超车,从巨大的5G、电动汽车市场中分得一杯羹。而最近,中国电子科技集团下属企业最近宣布,成功研制了碳化硅(SiC)芯片。风口已至?W2Hesmc

电动汽车拉动碳化硅需求

最近两年,在汽车电气化趋势下,碳化硅材料正在成为新的风口。2016年,特斯拉率先在Model 3上采用意法半导体的24个碳化硅MOSFET模块。W2Hesmc

随后,国外车企如丰田、大众,国内车企如比亚迪、蔚来等陆续宣布将采用碳化硅方案。蔚来预计于今年3月交付的蔚来ET7车型上,将首次采用SiC功率模块。借此,ET7可以实现更优的百米加速性能。W2Hesmc

未来几年,SiC市场将受益于汽车电动化、5G基站和数据中心建设。据全球科技研究机构TrendForce集邦咨询预估,第三类功率半导体(含SiC与氮化镓GaN)产值将从2021年的9.8亿美元,至2025年将成长至47.1亿美元,年复合成长率达48%。W2Hesmc

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半导体材料发展至今经历了三个阶段。W2Hesmc

1990年代之前,计算机发展带动了以锗和硅为主的半导体材料蓬勃发展,目前半导体器件和集成电路仍然主要是用硅晶体材料制造。W2Hesmc

2000年左右,随着光通信为基础的信息高速公路崛起,以砷化镓、磷化铟为代表的第二代半导体材料崭露头角。W2Hesmc

最近几年,新能源汽车等进入高速发展期。2022年2月中国新能源车销量同比上涨184.3%。2021年,中国新能源汽车销售同比增长1.6倍,连续7年位居全球第一。W2Hesmc

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与此同时,硅基材料基本逼近其物理极限,亟需新的材料来替代。以氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体材料,具备高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及抗强辐射能力等优异性能,更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率的电子器件,是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”,在半导体照明、新一代移动通信、能源互联网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景。W2Hesmc

大量资金涌入碳化硅赛道

业内分析师朱航欧介绍,国外对第三代半导体材料研究有三四十年了,碳化硅国际标杆企业科锐公司(目前已更名Wolfspeed)能够批量供应6英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底,且已成功研发并开始建设8英寸产品生产线。而中国大力发展碳化硅产业,则从七八年前开始,目前处于6英寸量产过程中。W2Hesmc

自2018年以来,国内开始大量涌现碳化硅产业相关项目。据统计,2018年总投资额为50亿,项目总计3个。2019年投资额大幅暴涨至238亿,项目达到14个。W2Hesmc

2020年,宣布投资额一举超过500亿,项目超过20个。不过,实际投产项目极为有限,实际产能开出率不高。如截至2021年8月,碳化硅器件产线宣布总产能215万片,实际投产产能乐观估计为27万片,仅有三安光电、泰科天润和积塔等少量产线顺利通线。W2Hesmc

方正证券电子行业分析师吕卓阳认为,先发优势是半导体行业特点。相较于硅基材料,中国碳化硅产业化时间与国外厂商相差不多,有希望追赶国际水平。另外,SiC下游应用大多处于研发阶段,还没形成量产化,因此SiC处在爆发式增长前期,这也是大量资金涌入碳化硅赛道的原因。相关人士认为,目前碳化硅衬底材料端中外之间存在大约五年左右的技术差距。W2Hesmc

集邦咨询半导体分析师龚瑞骄透露,制造碳化硅晶圆最难的一步是衬底环节,其晶体生长缓慢且品质不够稳定。这也是国内企业短板。而碳化硅衬底占碳化硅晶圆成本的比例接近50%,这导致中国碳化硅材料竞争力不足。W2Hesmc

龙头企业取得初步成果

SiC产业链包括粉体、衬底、外延、设计、制造和封测,以及相关设备等,代表性企业有天岳先进、三安光电、天科合达等。W2Hesmc

今年1月上市的天岳先进,以及从新三板摘牌的天科合达主要涉及SiC衬底环节。天岳先进主要产品为半绝缘型碳化硅衬底产品,导电型碳化硅衬底产品的销售金额及占比较小。半绝缘型碳化硅衬底产品主要用于新一代信息通信和微波射频等领域。W2Hesmc

资料显示,天岳先进此次上市募集到的资金将用于碳化硅衬底扩产,主要用于生产6英寸导电型碳化硅衬底。本次募投项目达产后将新增碳化硅衬底产能约30万片/年。W2Hesmc

天科合达主要从事SiC衬底及外延片生产。公司曾打算申报科创板,后终止。W2Hesmc

千亿市值的三安光电涉及SiC全产业链。公司全资子公司三安集成布局有碳化硅的外延芯片制成;全资子公司湖南三安投资建设包括但不限于碳化硅等化合物第三代半导体的研发及产业化项目,包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链。其中湖南三安计划总投资160亿元。去年6月,湖南三安一期项目完成建设并顺利点亮投产。W2Hesmc

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