碳化硅晶片供不应求

以矽（Si）砷化鎵（GaAs）為代表的傳統半導體材料的高速發展，推動了微電子光電子技術的迅猛發展。然而受材料性能所限，這些材料製成的器件大都只能在以下的熱環境下工作，不能滿足現代電子技術對高溫高頻高壓以及抗輻射等提出的新要求。以氮化鎵（GaN）和碳化矽（Sic）為代表的第三代半導體材料，具有禁帶寬度大擊穿電場高熱導率大電子飽和漂移速度高介電常數小抗輻射能力強化學穩定性好等獨特的特性，在光顯示光存儲光探測等光電子器件和高溫高頻大功率電子等微電子器件領域有廣闊的應用前景。表：碳化矽（Sic）和矽（Si）砷化鎵（GaAs）技術參數對比資料來源：Cree公司網站國外對SiC的研究始於上世紀六十年代初，八十年代中期，美國海軍和宇航局與北卡羅來納州大學簽訂了開發SiC材料和器件的合同，並促成在987年建立了專門研究SiC半導體的Cree公司。同時，隨著製造SiC器件的工藝如離子注入氧化歐姆接觸和肖特基接觸反應離子刻蝕等取得重大進展，促成了SiC器件和積體電路的快速發展。目前，多種高性能的SiC基半導體器件已被成功研製，但高昂的SiC晶片價格，成為產業發展的瓶頸，市場急需新的技術進步以實現規模化生產，降低成本，滿足急劇增長的市場需求。

SiC具有較大的禁帶寬度，製成的器件可以滿足在K到K條件下工作的需要，在航空航太探測核能開發石油和地熱鑽井勘探汽車發動機等高溫和抗輻射領域具有重要應用，高頻高功率的SiC器件在電力通信和高清度電視領域也有重要的應用前景。圖：SiC器件成本分析資料來源：YoleDeveloppementGaN在高頻和高溫條件下能夠激發藍光，GaN半導體器件在光電子器件領域有廣闊的應用前景。目前，日本美國等國家紛紛進行應用於照明的GaN基白光LED的產業開發，計畫於年-年取代白熾燈和日光燈，將引起新的照明革命。

碳化硅晶片

LED產業一般按照材料製備晶片製備器件封裝與應用分為上中下游，其中上游和中游是典型的技術或資本密集產業，某些環節技術難度極大工藝精度要求極高，對技術和設備的依賴極強，而下游的封裝和應用市場壁壘很低，屬於勞動密集型產業。襯底材料是LED照明的基礎，也是外延生長的基礎，不同的襯底材料需要不同的外延生長技術，又在一定程度上影響到晶片加工和器件封裝。

目前，能用於批量生產高亮度GaN基發光和鐳射二極體的襯底材料僅有藍寶石（AlO）和SiC襯底，由於藍寶石（AlO）晶體具有良好的高溫穩定性和機械力學性能，生產技術較為成熟，而且價格便宜，現在是應用最為廣泛的襯底材料。SiC作為襯底材料應用的廣泛程度僅次於藍寶石，與藍寶石（AlO）襯底材料相比，SiC具有高的熱導率，晶格常數和熱膨脹係數與GaN材料更為接近，是更理想的襯底材料，但SiC晶片十分昂貴，晶體質量沒有AlO那麼好，加工性能也比較差。目前，國際和中國大陸的主要廠商用的是AlO襯底，全球的生產企業是日本日亞化學，大陸的廈門三安也是這個技術，已經比較成熟。以SiC為襯底的，目前僅有美國Cree在生產，碳化硅晶片供不应求的GaN發光器件是市場上性能的，但Cree在過去十年中一直沒有成功降低成本，從某種角度上限制了SiC行業的發展。圖：以AlO和SiC為襯底的LED晶片碳化矽晶片的生產由於SiC硬度高耐高溫，在常壓下難以生成熔體，加熱到400°C左右會昇華，因而難以象一般晶體那樣通過籽晶在熔體中的緩慢生長來製備單晶，大多採用昇華法讓籽晶直接在碳化矽蒸汽中生長，比矽砷化鎵等傳統半導體材料的製備困難得多。

供不应求

目前，全球只有少數的研究機構和廠商研發出了碳化矽晶體生長和加工技術，實現量產的公司只有家，以CreeII-VIDowCorning為代表的三家美國企業合計佔據了全球％以上的市場份額，亞洲只占%，歐洲占%。中國大陸僅有天富熱電控股%的北京天科合達有產業化能力，山東大學的實驗室可以生長出碳化矽晶片，但沒有規模化生產能力。

SiC晶片的高技術壁壘，導致SiC晶片價格居高不下，以英寸晶片為例，目前導電型價格大約在-美元/片，半絕緣型和非摻雜型的價格更高。SiC晶片項目的投資並不大，比如萬片/年的投資，美國Cree公司大概需要投資億美元，天科合達投資萬片/年的晶片產能，只需要約,萬人民幣。據法國調查公司YoleDeveloppement的資料，在SiC晶片包括LED元件用晶片在內，Cree約占整體市場的％，從功率元件用晶片來看，份額更是高達～％。

微管是SiC中的晶體缺陷，碳化硅晶片供不应求不僅會減少每一晶片可出產的電子器件個數，還會對電子器件的性能造成負面影響。在SiC晶體生長技術發展到能徹底消除微管缺陷之前，大圓片二極體和晶閘管之類的大功率電力電子器件難以用SiC來製造。

晶片供不应求

目前主流的高品質英寸晶片價格為0萬～萬日元，德國SiCrystal在年上市的英寸晶片，價格基本在萬日元左右。日本新日鐵的SiC晶片在年月批量上市，北京天科合達也在開始供應英寸H/H導電型SiC晶片，但品質上尚不及歐美廠商。Cree計畫於～年開始供應直徑mm（英寸）的SiC晶片，mm是現有使用Si底板的功率半導體量產所用尺寸，很多元器件廠商要求供應這種口徑的SiC底板。

如果將成品率假定為％，英寸底板可獲得大約,個mm見方的晶片，而英寸底板則可望獲得,00個左右。圖：大直徑SiC晶片的出現圖：SiC二極體的價格將下降據法國YoleDeveloppemen公司的調查，年SiC功率半導體的市場規模為,萬美元，在功率半導體市場所占的比率只有%。該公司預測，市場將從年開始大幅增長，年SiC功率半導體全球市場規模將超過億美元，相當於同期功率半導體市場的%。圖：SiC功率半導體的市場規模擴大資料來源：YoleDeveloppement主要廠商—美國Cree公司上世紀九十年代，美國Cree公司SiC晶片實現量產，目前產量為萬片，占全球產量的8%。除晶片外，公司還向市場提供採用SiC襯底的LED晶片LED的照明器材LED的背光源，開關電源器件射頻/無線電器件等等。

碳化硅供不应求

年，Cree公司年收入達到億美元，同比%的增長，其中LED產品銷售收入為億美元，占總收入的%。

Cree日前宣佈，調升年第季會計年度(年~月)財務預測，收入從原先預測的1.3億美元增加為億美元。Cree首席執行官ChuckSwoboda表示，照明用LED元件需求暢旺以及電源射頻產品銷售上的增長，抵消了手機和汽車需求降低而導致LED晶片和元件銷售下降的影響。以年月日股價為基準，Cree在年市盈率為倍，顯示市場對公司所處行業前景的看好。圖：Cree公司近年股價走勢資料來源：YahooFinance二公司碳化矽晶片發展中國大陸第三代半導體材料發展SiC晶片生產的高頻高功率抗輻射耐高溫的半導體器件可使用在航空航太衛星雷達無線電通訊等國防領域，因此國外的SiC晶片技術對中國大陸實行封鎖。目前，英寸英寸的SiC襯底及外延材料已經商品化，正在研究的重點是英寸SiC襯底的製備技術以及大面積低位元元錯密度的SiC外延技術。

SiC器件的研究工作也取得了一定的進展，採用國外進口的材料製造出了肖特基二極體和金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET）。

中科院半導體所可小批量提供AlGaN/GaNHEM結構材料，資訊產業部所研製出了GaN藍光LED樣管，但發光亮度較低。年月，中科院物理所與天富熱電全資子公司上海匯合達投資管理有限公司新加坡吉星藍光科技有限公司，共同設立北京天科合達藍光半導體有限公司，成為大陸家致力於SiC晶片研發生產和銷售的公司，其中天富熱電子公司上海匯合達持股%。

年，天科合達設計製造出具有自主知識產權的SiC晶體生長爐，年月建立了大陸條完整的從切割研磨到化學機械拋光的SiC晶片中試生產線，年月出爐了枚SiC晶胚，年月下旬，初步具備了批量生產英寸H/H導電型SiC晶片的能力，開始了商業化的進程。技術自行研發製造了SiC晶體生長的設備：目前已由代發展到第四代，各項參數均達到國際先進水準。同時，天科合達的生長爐不用做任何改造，可生產-英寸等不同直徑的晶體，優於國外同行的生長爐只能生產同等規格晶體的限制；自行研發了SiC單晶生長的關鍵技術：SiC晶體生長區的溫度溫度梯度及精確控制調節載氣流量和氣壓的穩定保持以及籽晶和原料的特殊處理，晶片質量符合國際標準；自行研發了SiC晶片加工工藝：選取適當種類粒度級配的磨料和加工設備來切割研磨拋光清洗和封裝的工藝，使產品達到了“開用”的水準。圖：SiC晶片生產工藝流程從目前狀況看，天科合達英寸H/H導電型SiC晶片已基本成熟，公司正致力於、英寸SiC晶片的研製開發。

公司還開發出非摻雜和半絕緣SiC晶體生長技術，可廣泛用於製備高性能功率器件，此生長技術的優化工作正在實施。圖：天科合達的英寸H導電型SiC晶片資料來源：天科合達公司網站成本天科合達生產SiC晶片的成本主要是設備折舊和電費，原材料活性炭粉矽微粉的成本幾乎可以忽略不計。公司的晶片生產具有一定的成本優勢：首先，公司自主研發委託外加工的生長爐一台只要萬元，從國外進口設備則需要花費萬美元；其次，公司擁有便宜的電價。SiC晶片的生產是高耗能產業，公司的生產基地位元於新疆，天富熱電是新疆石河子地區重要的電熱供應企業，所控制的電網是兵團資產，不屬於大陸國家電網，電價更為便宜。年月，天科合達宣佈，從年月起至月間對產品進行促銷，英寸H導電性SiC晶片價格為美元/片、英寸H價格為50美元/片，低於國際價格約0%，並很快接到了來自國內外的一些小批量訂單。公司計畫月份促銷結束後，再根據市場銷售的具體情況來確定是否延長促銷期，公司的總體定價策略是低於國際同質晶片價格％左右。

產能擴張目前，天科合達共安裝碳化矽晶體生長爐台（其中北京研發中心台，新疆生產基地2台），截至200年月2日，共生產合格SiC晶胚塊，SiC晶片,多片。年月，北京天科合達與蘇州科創管理諮詢有限公司蘇州加美華創管理諮詢有限公司共同出資，設立蘇州天科合達藍光半導體有限公司，其中北京天科合達以現金和碳化矽半導體晶片加工技術出資，占註冊資本的%。蘇州天科合達將憑藉自主知識產權的SiC晶體生長和加工技術，建立晶體切割研磨拋光等加工生產線，大規模加工SiC晶片。

未來五年，將形成萬片SiC晶片的年產量，成為全球SiC晶片的主要供應商，12年實現市場佔有額%。業績預測表：天科合達SiC晶片項目業績預測SiC作為發展中的第三代半導體材料，儘管目前全球市場競爭的態勢未來價格的波動和公司的發展都存在一定的不確定性，但我們看好其廣闊的應用前景，將持續跟蹤公司產量新產品的突破，期待公司成為中國大陸的Cree。碳化硅晶片供不应求而由于一些特殊方面的应用，国外碳化硅生产企业对中国进行禁运，而碳化硅晶体巨大的技术壁垒又导致中国国内到目前为止仍没有企业能够生产，因此，国内下游企业和研究机构都在等米下锅。

而由于一些特殊方面的应用，国外碳化硅生产企业对中国进行禁运，而碳化硅晶体巨大的技术壁垒又导致中国国内到目前为止仍没有企业能够生产，因此，国内下游企业和研究机构都在等米下锅。碳化硅晶片在通讯领域具有广阔的运用前景，能让高清晰电视发射器提供更清晰的信号和图像;也可以用在喷气和汽车引擎中，监测电机运转。

电力是石河子可以垄断的，但是碳化硅晶体可是全国可以垄断的哪个轻哪个重，啥子都清楚，刘伟不清楚，天富的领导不清楚瀚天泰成电子科技厦门有限公司国内首家实现碳化硅半导体外延晶片天福的碳化硅黄了么?瀚天泰成电子科技厦门有限公司国内首家实现碳化硅半导体外延晶片他们投产对天科合达是天大的利好!说明下。接下来，他们计划在厦门推动建设一个产学研结合的中国碳化硅研究院，打造一个第三代半导体产业平台，设立一只第三代半导体产业投资基金，形成碳化硅半导体研发生产基地，成为海西经济的科技高地中国碳化硅谷。通过该项目的成功实施，吸引海内外一大批相关联的高科技公司入驻厦门，共同打造一个千亿美元的新型高效节能。与硅和砷化镓为代表的传统半导体材料相比，碳化硅半导体在工作度抗辐射耐高击穿电压性能等方面具有很大优势。碳化硅晶片的主要应用领域有固体照明和高频率器件,在高温高压高频大功率光电抗辐射微波性等电子应用领域和航天军工核能等极端环境应用有着不可替代的优势。

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