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逐步打破國(guó)外封鎖，建構(gòu)碳化硅襯底完整產(chǎn)業(yè)鏈（附報(bào)告目錄）

1、第三代半導(dǎo)體襯底材料概況

半導(dǎo)體襯底材料發(fā)展至今經(jīng)歷了三個(gè)階段：

第一代半導(dǎo)體材料以硅（Si）和鍺（Ge）等元素半導(dǎo)體為代表，應(yīng)用極為廣泛，包括集成電路、電子信息網(wǎng)絡(luò)工程、電腦、手機(jī)、電視、航空航天、各類軍事工程和迅速發(fā)展的新能源、硅光伏產(chǎn)業(yè)中都得到了極為普遍的應(yīng)用；第二代半導(dǎo)體材料以砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）為代表，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料。

以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體材料，SiC 具有寬禁帶、高臨界擊穿電場(chǎng)、高飽和電子遷移速度和高熱導(dǎo)率等特性，在大功率、高頻、高溫等應(yīng)用方面潛力較大，新能源汽車為碳化硅功率器件的重要市場(chǎng)。GaN 具有寬禁帶、高飽和電子漂移速度、高電子遷移率等物理特性，并因具有高輸出功率、高能效特性在消費(fèi)電子快充產(chǎn)品上得以應(yīng)用，有明顯優(yōu)于第一代和第二代半導(dǎo)體材料的性能。

2、碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈分析

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈主要分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：設(shè)備和材料環(huán)節(jié)，包括晶體生長(zhǎng)爐、MOCVD、切割設(shè)備及碳化硅粉體、石墨件等耗材；襯底和外延環(huán)節(jié)，包括導(dǎo)碳化硅晶體生長(zhǎng)、襯底晶片、外延片等制造；碳化硅芯片和器件環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造碳化硅功率器件和模塊；下游應(yīng)用環(huán)節(jié)，包括新能源汽車、光伏風(fēng)電、工控、5G、雷達(dá)、衛(wèi)星通信等應(yīng)用。

相關(guān)報(bào)告：北京普華有策信息咨詢有限公司《2021-2026年碳化硅襯底行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖

資料來(lái)源：普華有策

碳化硅襯底經(jīng)外延生長(zhǎng)后主要用于制造功率器件、射頻器件等分立器件。以碳化硅晶片為襯底制造的半導(dǎo)體器件具備高功率、耐高壓、耐高溫、高頻、低能耗、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足電力電子技術(shù)對(duì)惡劣工作條件的新要求，從而成為半導(dǎo)體材料領(lǐng)域最理想的材料之一，應(yīng)用前景廣闊。

3、行業(yè)發(fā)展情況

碳化硅從上個(gè)世紀(jì) 70 年代開(kāi)始研發(fā)，2001 年 SiC SBD 商用，2010 年 SiCMOSFET 商用，SiC IGBT 仍在研發(fā)當(dāng)中。受限于大直徑碳化硅單晶生長(zhǎng)難度高、成本高等因素，碳化硅功率器件的市場(chǎng)規(guī)模仍然較低，但近年來(lái)發(fā)展迅速。隨著6 英寸碳化硅單晶襯底和外延晶片的缺陷降低和質(zhì)量提高，使得碳化硅器件制備能夠在目前現(xiàn)有 6 英寸 Si 基功率器件生長(zhǎng)線上進(jìn)行，這將進(jìn)一步降低碳化硅材料和器件成本，推進(jìn)碳化硅器件和模塊的普及。2019 年 Littelfuse、三菱等國(guó)際功率半導(dǎo)體巨頭不斷推出新的基于 SIC 材料的功率器件，且推出的幾款 SiC SBD及 MOSFET 均符合車規(guī)級(jí)（AEC-Q101）標(biāo)準(zhǔn)，這些產(chǎn)品應(yīng)用于新能源汽車或者光伏領(lǐng)域等功率器件需求場(chǎng)景，將顯著減少功耗，提高轉(zhuǎn)化效率。

我國(guó)碳化硅材料研發(fā)工作始于上世紀(jì) 90 年代末期。自 2018 年中美貿(mào)易摩擦以來(lái)，從國(guó)家層面到企業(yè)均開(kāi)始推進(jìn)半導(dǎo)體核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)自主化，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈安全可控，這加速了半導(dǎo)體器件的國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程。目前全球碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈都處于早期，新能源汽車剛剛打開(kāi)碳化硅功率器件的應(yīng)用市場(chǎng)，所以國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)水平與國(guó)際巨頭之間的差距并沒(méi)有像第一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)那么大，國(guó)內(nèi)已經(jīng)覆蓋了從原材料、設(shè)備、襯底晶片、外延片、芯片和器件全產(chǎn)業(yè)鏈。2019 年我國(guó)碳化硅領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)基本完成從小批量的研發(fā)向規(guī)?；⑸虡I(yè)化生產(chǎn)的成功跨越，各環(huán)節(jié)技術(shù)、性能趨于穩(wěn)定，規(guī)?；a(chǎn)工藝、產(chǎn)品性價(jià)比等逐步得到市場(chǎng)認(rèn)可。

碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)鏈全球來(lái)看仍處于起步階段，全球碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)、歐洲、中國(guó)三足鼎立態(tài)勢(shì)。其中美國(guó)全球獨(dú)大，占全球碳化硅襯底產(chǎn)量的70%~80%，典型公司是美國(guó) Cree（旗下 Wolfspeed）、II-VI 公司；歐洲的碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)鏈典型公司是 SiCrystal；中國(guó)的典型公司是天科合達(dá)、山東天岳等。受美國(guó)貿(mào)易封鎖影響以及國(guó)家大力推動(dòng)，中國(guó)碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)利好，中國(guó)雖然體量較小，但正在逐步打破國(guó)外公司的封鎖，建構(gòu)碳化硅襯底與上下游的完整產(chǎn)業(yè)鏈。