多达数十家，SiC关键设备企业图谱

原创化合物半导体市场 2024-02-17 18:44

【北京12.5号】无线前沿新技术与测试技术峰会 如何应对供应风险和挑战，在行业竞争中赢得先机？

碳化硅（SiC）具有高频、高效、高功率密度、耐高温、高压的性能特点，主要应用于新能源汽车、轨道交通、光伏发电和工业电源领域。

以新能源汽车为例，当下采用Si IGBT技术的功率模块仍在新能源汽车中占据主导地位，但硅基功率器件经过数十年的发展已经接近材料极限，性能上很难更进一步。相较之下，碳化硅替代硅应用于新能源汽车，可大幅提升汽车的性能并优化整车架构，使新能源汽车兼具低成本、长续航等优势。

而新能源汽车也正成为碳化硅市场的一大推动力量。TrendForce集邦咨询指出，目前，光伏储能为中国SiC市场最大应用场景，而汽车市场作为未来发展主轴，其市场份额有望逐渐超越光伏储能，并在2026年攀升至60.1%。

应用端给力，供给端便需要发力。碳化硅企业频频加大马力、扩产上量。

碳化硅扩产进行时

据集邦化合物半导体不完全统计，2023年国内共有近40项SiC相关扩产项目启动，累计投入近900亿元。

其中，衬底是碳化硅产业链中价值量较高的环节，技术难度大、成本高昂，是碳化硅器件降本的关键。2023年，多个涉及衬底及外延环节的项目取得新进展，包括签约落地、新建产线、产能爬坡等。

在衬底和外延的这场热潮中，谁将最终成为巨头犹未可知，但设备作为碳化硅产业的“卖铲人”，是解决成本和可靠性难题所不能忽视的一环，其需求量必将猛增。换言之，衬底/外延设备企业，当下正处于发展的好时机。

衬底设备：长晶炉高度国产化，切磨抛设备仍以进口为主

碳化硅的产业链分为上游衬底/外延环节、中游器件环节以及下游的应用端。

就生产流程而言，碳化硅粉末需要经过长晶形成晶碇，再经过切片、打磨和抛光等一系列步骤方可制成碳化硅衬底；衬底通过外延生长形成外延片；外延片再经过光刻、刻蚀、离子注入、沉积等工序制造成器件。整个流程所涉及的设备多达数十种。其中，衬底片制备流程所需设备及代表厂商如下：

长晶炉：基本完成国产设备替代

晶体生长所需的温度在2,000℃以上，远高于传统硅片制备所需的温度，需要精确调控生长温度和压力，才能保证晶体生长品质。

在供应环节，由于设备认证周期较长、厂商更换成本高、稳定性风险等因素，国产供应商尚未向国际主流碳化硅厂商实现设备供应。其中，Wolfspeed、Coherent、罗姆等国际主要碳化硅厂商使用的晶体生长设备主要为自行研发生产，其他国际主流碳化硅衬底厂商则主要向德国PVA TePla、日本日新技研株式会社等购买长晶设备。

而国内碳化硅长晶设备厂商已具备相对成熟的技术能力及产业应用经验，可满足碳化硅衬底厂商的发展需要。目前，国内碳化硅长晶设备主要市场份额已由国内厂商占据，具体为：

此外，天科合达、晶盛机电、同光股份、烁科晶体等企业也已成功研发了碳化硅晶体生长设备，但主要用于自身碳化硅衬底的生产制造，而非对外销售。

切磨抛设备：国际企业为主，国产企业加速

切磨抛属于碳化硅加工环节，目前以国际厂商为主，龙头包括高鸟、Disco，而国产企业正加速追赶，助力行业实现成本优化。

碳化硅的切磨抛既直接关系到衬底加工的效率和产品良率，又能间接降低国产厂商的生产成本，进而对碳化硅的市场推广产生积极影响。从技术路线上来说，国内外切磨抛环节的差距不大，但在设备的精度和稳定性上，国产设备仍需持续发力，以进一步提高市场竞争力。

外延设备：国产设备加速追赶

外延层对后续芯片器件产品的质量和良率至关重要。目前，碳化硅外延工艺主要有化学气相沉积（CVD）、液相外延生长（LPE）和分子束外延生长（MBE）。其中，CVD是目前工业中应用最为广泛和成熟的方法。

目前，市场主要被德国的AIXTRON SE、意大利的LPE、日本的TEL和Nuflare四大厂商占据。然而，受限于产能因素，这四大厂商的设备主要供给国际巨头，如Wolfspeed、Coherent、英飞凌、罗姆等巨头，这便成为国产外延设备发展的契机。北方华创、晶盛机电、纳设智能等，均已推出成熟的外延设备。

展望：碳化硅衬底/外延设备市场迎变局

当下，碳化硅市场正在从6英寸向8英寸迭代。国际巨头们凭借先发优势，暂时在产能、良率、市场地位上领先，其中，Wolfspeed、意法半导体、罗姆等，已逐步进入8英寸衬底小批量生产。而国内企业也不遑多让，在2023年更是突飞猛进，目前烁科晶体、天科合达、合盛硅业、三安光电、同光股份、天岳先进、超芯星、南砂晶圆等企业的8英寸碳化硅衬底产品，均已达到小规模量产或验证阶段。

这种变化对碳化硅设备提出了更高的要求，“后浪”与“前浪”共同在成本、技术、市场等方面进行综合较量；同时，设备的技术路线仍乾坤未定，设备市场的竞争格局将变得更为复杂。

生产设备决定产能上限，国产设备决定供应链安全。碳化硅产业在国内的发展，绕不开国产设备企业的发力。而谁能率先获得突破，谁就有望在未来的碳化硅市场获得更高的市场地位，碳化硅设备企业也将得到重新排序评估。

集邦化合物半导体 Winter

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