聚集8英寸SiC进程,6家衬底&外延企业进行对话

原创 第三代半导体风向 2024-12-19 17:55

12月11日-12日,“行家说三代半”年会——『2024碳化硅&氮化镓产业高峰论坛』在深圳举办,同期还围绕8英寸SiC举行了两场圆桌会议。
第一场圆桌论坛的主题是“8英寸衬底&外延量产进程与挑战”,研讨嘉宾为烁科晶体总经理李斌、中电化合物总经理潘尧波、同光股份副总经理王巍、Soitec汽车与工业部门执行副总裁Emmanuel Sabonnadiere、青禾晶元副总经理刘福超、粤海金董事长助理熊耀兴,由Soitec China GM邓海颖担任主持,现场展开了一场富有前瞻和深度的思想交锋,以下是整场研讨的文字记录:

问题一:

6吋SiC衬底需求是否饱和?

Soitec邓海颖:受市场大环境影响,今年SiC需求出现了调整波动,大家认为6吋SiC衬底的市场需求是否已经饱和?

Soitec Sabonnadiere:我认为目前的需求波动主要来源于2个方面,一是混合动力汽车的比例有所提升,但其碳化硅的使用量不如纯电汽车高;二是中国大部分新能源汽车还没有导入碳化硅,如果不能尽快导入,那么碳化硅在未来5-10年仍处于过渡期。但是,燃油车向新能源汽车的转变将在2027年左右到来,届时碳化硅将因8英寸工艺和其它创新而更具竞争力。

烁科晶体李斌:我觉得最近几年国内6英寸SiC衬底产能确实增加了很多,但关键要看其实际去向。2024年虽然国内6吋SiC衬底的销量涨幅没有前几年高,但也实现了一定程度的增长,而且新能源汽车等下游市场的需求一直在增加,所以我认为6吋SiC并没有达到饱和状态。

但是,国内SiC衬底也面临两大难题:一是由于某些国际原因,出口难度大;二是国内6吋SiC器件厂虽多,但真正上车的厂商较少,这导致国内SiC衬底厂出口受阻,同时在国内上车不太顺利。

但我认为,这只是短期状态,随着国内SiC器件上车验证不断增加,装车率不断提高,国内的SiC衬底需求将继续扩大。

烁科晶体总经理—李斌

中电化合物潘尧波:目前整个SiC市场是增长的,包括我们公司今年的出货量也比去年增长了很多,所以我认为6吋碳化硅正处于阶段性饱和阶段,如果8吋SiC衬底在器件端的量产时间提前,6吋SiC衬底的市场饱和会更加严重。

同光股份王巍:原本我们认为SiC行业转向8英寸要到2026年之后,但2023年6吋SiC刚放量,8吋SiC就开始起步,其发展速度超出了我们的预期。

国际SiC器件大厂海外新建产线以8吋为主,国内SiC器件厂商以6吋为主,所以国内SiC衬底厂商的8吋产量和节奏要根据客户情况进行区分,如果以国际大客户为主,可尽量往8吋SiC靠拢,因为6吋SiC目前虽然有量,但国际大厂已经与SiC衬底企业在签长约,没签长约的SiC衬底可能很难拿到6吋订单,需要想办法达成8吋SiC衬底合作。

国内方面,我原本觉得6吋SiC很快会被8吋替代,但是经过这一两年的成本优化,6吋SiC衬底价格大幅下降,导致其性价比更高,进一步打开了下游市场空间,所以我认为6吋SiC在国内还有一个长期的市场需求,不会太快切换到8吋。

同光股份副总经理—王巍

青禾晶元刘福超:目前来看,国外尤其是欧洲几家SiC器件厂基本不需要6吋SiC衬底了,像我们现在提供给国外厂商的单晶-单晶复合衬底、单晶-多晶复合衬底都是以8吋为主

国内SiC器件厂从6吋产线转向8吋的资金投入非常大,而且也需要时间去迭代,而且6吋SiC衬底的价格已经到极限点,可以更好地降低器件成本,从这些方面来看,6吋SiC衬底在国内还是具有一定的生存空间。

粤海金熊耀兴:我们认为6英寸SiC衬底还远远没有达到饱和状态,因为随着材料价格的下行,配合更低成本的工艺及终端新的应用出现,6吋SiC衬底的需求也在不断增长的,未来有望在白色家电、电焊机、服务器等市场中替代硅基器件。

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问题二:

8吋SiC衬底技术是否已经成熟?

Soitec邓海颖:大家认为8吋SiC衬底和外延技术市场已经成熟,具备规模化量产能力?

烁科晶体李斌:从技术指标来看,6吋SiC衬底和8吋衬底基本上没有区别,另外8吋350mm衬底的技术也非常成熟了,就烁科晶体公司而言,今年8吋350mm衬底的出货量已经超过1万片,已经具备规模化量产能力。

尺寸已经不是制约8吋SiC衬底发展的关键因素,更重要的是如何进一步降低衬底成本,令器件环节更具经济效益,这样才能推动大规模应用。

目前来看,6吋SiC衬底的价格已经是亏本的,8吋SiC衬底大规模生产会不会这样亏本?要亏多长时间?行业下一步要怎么走?这需要行业继续思考、不断优化。

同光股份王巍:从产能来看,国内头部SiC衬底厂商的长晶炉已经超过1000台,这意味着每家的6吋产能将达到40万片以上。就同光而言,我们已经具备8吋SiC规模化量产能力。我们的长晶炉是6&8吋兼容的,所以现有6吋产能有多大,未来8吋产能就有多大,目前我们的8吋SiC衬底也已经实现大批量稳定生产。

从整个产业来看,2023年下半年开始,国内头部SiC衬底厂商开始批量提供8吋衬底给海外客户验证,现在基本上每家企业每个月的出货量在1000片以上,有的能达到几千片,这实际也反映了国内8吋SiC衬底客户端验证和质量体系建设成果。

而从价格来看,8吋SiC衬底成本确实存在下降的空间,可以支持客户进一步降本增效。

粤海金熊耀兴:现在8吋SiC衬底的缺陷质量及面型参数已经与6吋衬底处于同一水平线,现在制约8吋SiC大规模量产的关键在于成本,因为8吋SiC衬底的加工良率还不是特别高,所以导致其成本偏高,但我预计随着客户需求增加、新工艺技术优化等因素,明年8吋SiC进展会加快,有望实现大规模量产。

粤海金董事长助理—熊耀兴

青禾晶元刘福超:从6吋转向8吋既需要“量变”,又需要“质变”。从复合衬底来看,我们已经在键合设备及工艺等方面做好了准备,正等待更高质量的8吋SiC衬底以进行量变。而常规长晶工艺转向8吋需要更好的SiC籽晶,这是质变的过程,我们跟海外企业正在做SiC籽晶的复刻,通过键合剥离,以获得更多更好的籽晶,希望借此工艺推动8吋SiC的发展。

Soitec Sabonnadiere:我们原来推测,8英寸SiC取代6英寸的速度会更快,但事实并非如此,一是因为8吋SiC的成套工艺比预期估计更加困难,二是6吋SiC衬底的价格下降太快,吸引了一部分市场需求。但要注意的是,由于6吋价格过低,且竞争激烈,很难获得利润,而随着8吋SiC加速,企业之间可能会迎来新的整合或重组。

另一方面,部分中国企业正在积极布局8吋SiC器件线,这实际上有利于在国际竞争中获得优势地位,我认为,接下来5年碳化硅将进入8英寸时代。

Soitec汽车与工业部门执行副总裁—Emmanuel Sabonnadiere

中电化合物潘尧波:SiC外延来看,6吋转8吋要比长晶和衬底加工容易得多,所以现在从良率、质量、性能、成本等方面来看,8吋SiC外延几乎与6吋持平,所以我觉得从6吋到8吋转变速度会比较快。另一方面,我们生产的8吋SiC外延片主要出口给国外厂商,国内出货较少。

问题三:

8吋SiC衬底&外延有哪些降本途径?

Soitec邓海颖:8吋SiC衬底和外延目前成本较高,大家认为还有哪些降本的方式?

Soitec Sabonnadiere:一方面,8吋碳化硅需要进一步优化良率及降本,以继续跟硅基IGBT竞争,另一方面,我们也接收到许多如大众汽车等制造商的反馈,其中提到25mm2、20mm2的芯片面积过大,我们可以进一步提高芯片的功率密度,缩小芯片尺寸。未来,8吋SiC衬底的价格可能会降到1000美元以下,我们需要在这一价格空间内保证利润及质量。

青禾晶元刘福超:从复合衬底来看,我们有三个途径去实现降本:一是与客户合作,提供高质量SiC籽晶;二是我们正在与一家机构合作,针对大面积SiC衬底实行重掺,目前可以获得10 mΩSiC衬底,并通过P型衬底的隔离,在保证质量的同时也能控制成本;三是多晶3C碳化硅衬底通过CVD的方式,其扩径难度不高,挑战主要在加工环节,但通过我们的工艺,目前可以生产出小批量的1mΩ以下的SiC衬底。

此外,我们也注意到,在碳化硅衬底进行扩直径的转换阶段,键合衬底会迎来较大的市场空间,并配合客户实现降本。

青禾晶元副总经理—刘福超

粤海金熊耀兴:我们主要采取以下措施降本:一是在SiC长晶环节采用更大的籽晶以生长更大的晶锭,保证单锭的良率、出片率更高;二是聚焦薄片化工艺,因为SiC衬底越薄,则出片率越高,而且器件厂可以节约背面减薄工艺成本,目前8吋SiC出货还是以500μm为主,但未来可能需要实现350μm、甚至200μm的SiC衬底稳定出货。

中电化合物潘尧波:SiC外延成本看,相比6吋,8吋主要是气体用量有所增加,成本上升的比例不超过30%,对配件成本影响较小。

中电化合物总经理—潘尧波

同光股份王巍:传统降本主要有以下途径:一是提升SiC产能,实现大规模降本;二是搬迁厂房,以获得电费优惠;三是实现设备、耗材等国产替代。但我认为,最可靠性还是要通过技术创新,提升SiC良率以降低成本,这是因为碳化硅产业在国内实际上才刚起步,每个环节都存在不少问题,有很大的提升空间,如果每个环节都提高一点点良率,反馈到终端的产品价格可能就会下降很多。

烁科晶体李斌:去年,行业难以想象如今6吋衬底的价格会降到这样的价格,但我觉得,从目前的技术水平、成本控制能力来说,这不是一个合理的价格,因为大家实际上是为了抢占市场或提高业绩,从而在亏损处理产品。

8吋碳化硅作为一个更长生命周期的产品,我觉得不可能低于成本价去长期推广,但从行业的现有及发展水平来看,明年预计还会有一定程度的降幅

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