碳化硅的國產(chǎn)化發(fā)展？
發(fā)布日期: 2020/10/27 14:38:49 | 來源:臺州市新潮珩磨設(shè)備制造有限公司
隨著近年來美國對我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重重禁運封鎖廣泛報道，大家對第二代半導(dǎo)體中的硅基半導(dǎo)體，也已經(jīng)有很多了解。而今天，我們要談的，是下一代，即第三代半導(dǎo)體中的一種重要材料——碳化硅。碳化硅（SiC），與氮化鎵（GaN）、金剛石、氧化鋅（ZnO）等一起，屬于第三代半導(dǎo)體。碳化硅等第三代半導(dǎo)體具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高、介電常數(shù)小等獨特的性能。用這種特性制造的電力或電子元件，體積更小、傳輸速度更快、可靠性更高，耗能更低，最高可以降低50%以上的能量損失，積減小75%左右。特別重要的是，三代半導(dǎo)體可以在更高的溫度、電壓和頻率下工作。因此，碳化硅等第三代半導(dǎo)體，在半導(dǎo)體照明光電器件、電力電子、射頻微波器件、激光器和探測器件、太陽能電池和生物傳感器等其他器件等方面展現(xiàn)出巨大的潛力。在軍用方面，SiC主要用于大功率高頻功率器件。碳化硅半導(dǎo)體的生產(chǎn)步驟包括單晶生長、外延層生長以及器件/芯片制造，分別對應(yīng)襯底、外延和器件/芯片。后文會圍繞這三個方面，對碳化硅產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化發(fā)展進行討論。對應(yīng)碳化硅的襯底的2種類型，即導(dǎo)電型碳化硅襯底和半絕緣型碳化硅襯底。在導(dǎo)電型碳化硅襯底上，生長碳化硅外延層，可以制得碳化硅外延片，進一步制成功率器件，主要應(yīng)用于新能源汽車等領(lǐng)域；在半絕緣型碳化硅襯底上，生長氮化鎵外延層制得碳化硅基氮化鎵外延片，可進一步制成微波射頻器件，應(yīng)用于5G通訊等領(lǐng)域。（本文內(nèi)容來源于兵器迷的天空半導(dǎo)體行業(yè)觀察，版權(quán)歸原作者所有，如涉及侵權(quán),請直接聯(lián)系小編刪除.謝謝!）
與二代半導(dǎo)體類似，我國碳化硅生產(chǎn)設(shè)備也大量來自進口美歐日的產(chǎn)品。比如，外延片生產(chǎn)國內(nèi)第一的瀚天天成公司，碳化硅外延晶片生長爐和各種進口高端檢測設(shè)備都是引進德國Aixtron公司的，外延生長技術(shù)已達到國際先進水平的東莞天域公司，其核心的四臺SiC-CVD及配套檢測設(shè)備也都是進口產(chǎn)品。碳化硅的設(shè)備國產(chǎn)化在這兩年也有一些進展。
碳化硅領(lǐng)域，特別是碳化硅的高端（高壓高功率場景）器件領(lǐng)域，基本上仍掌握在西方國家手里，SiC產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)美、日、歐三足鼎立的競爭格局，前五大廠商份額約90%。CREE、英飛凌和羅姆，呈現(xiàn)出寡頭壟斷式的市占率。
我國在碳化硅領(lǐng)域，過去一直呈現(xiàn)較大的救贖代差，落后國際水平5-8年左右。但是，從2018年之后的3年里，呈現(xiàn)出加速追趕的態(tài)勢。襯底方面，4家廠商研發(fā)成功6英寸產(chǎn)品并啟動了工業(yè)化生產(chǎn)，8英寸襯底初步研發(fā)成功。與國外的差距縮小到半代，大概3-4年左右。外延片方面，進展稍慢。6英寸產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上，但8英寸產(chǎn)品的研發(fā)成功尚未見到公開報道。本土外延片的第一廠商瀚天天成公司，是與美國合資的，自主可控能力依然有一定的不確定性。器件方面，特別是高壓高頻高功率器件方面，我們的差距仍然較大。1700伏以上的本土產(chǎn)品鳳毛麟角，依然有很多路要趕。設(shè)備方面：碳化硅生產(chǎn)的高端設(shè)備，基本掌握在歐美手中。國內(nèi)核心設(shè)備正在加緊國產(chǎn)化。但檢測設(shè)備與國內(nèi)其他行業(yè)的同類產(chǎn)品一樣，是非常大的短板。因此，碳化硅和第三代半導(dǎo)體，在整個行業(yè)范圍內(nèi)仍然是在探索過程中發(fā)展，遠未達到能夠大規(guī)模替代第二代半導(dǎo)體的成熟產(chǎn)業(yè)地步，潛在市場的荒原依然巨大。市場內(nèi)******的玩家，也仍然面臨諸多短板有待彌補，因此鹿死誰手尚未分明，任何已經(jīng)出具規(guī)模的參與者，都還有翻盤超越的機會。
第二，我國是碳化硅****的應(yīng)用市場。LED照明、高壓電力傳輸、家電領(lǐng)域、5G通信、新能源汽車，這些碳化硅和其他三代半導(dǎo)體的核心應(yīng)用場景，都以我國作為****主場。全球生產(chǎn)的碳化硅器件，50%左右就在我國消耗。有市場，有應(yīng)用場景，就有技術(shù)創(chuàng)新的****原動力和資本市場的投資機會。有****工業(yè)制造業(yè)的規(guī)模，有國家產(chǎn)業(yè)政策的適度引導(dǎo)，碳化硅的產(chǎn)業(yè)發(fā)展就有成功的基礎(chǔ)和追趕的希望
