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定义:碳化硅(SiC)是由碳元素和硅元素组成的一种化合物半导体材料,是第三代半导体材料,因具 备宽禁带特性,也被称为宽禁带半导体材料。
优势:SiC材料具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等特性,以SiC 材料制成的半导体器件相比硅基器件具有耐高压、耐高温、功耗低、体积小、重量轻等优势。
SiC产业链主要包括衬底、外延、器件制造及下游应用四大环节。
衬底:衬底即通过沿特定的结晶方向将晶体切割、研磨、抛光,得到具有特定晶面和适当电学、光学和 机械特性,用于生长外延层的洁净单晶圆薄片,可分为半绝缘型及导电型。

外延:外延即在晶片的基础上,经过外延工艺生长出的特定单晶薄膜,衬底晶片和外延薄膜合称外延片。 若外延薄膜和衬底的材料相同,称为同质外延片,若不相同,称为异质外延片。
器件:SiC器件主要分为功率器件和微波射频器件,分别由同质外延片和异质外延片加工而成,其中功 率器件主要包含SiC二极管、SiC晶体管(SiC-MOSFET/SiC-BJT/SiC-IGBT等),主要用于高温、高压场 景,下游应用涵盖新能源汽车、光伏发电等领域。微波射频器件主要包含HEMT等,主要用于高频、高 温场景,下游应用涵盖5G通讯、卫星、雷达等领域。
SiC上游产业链包括原材料、衬底材料及外延材料,中游包括芯片结构设计、芯片制造、器件及模块, 下游应用领域包括太阳能光伏、半导体行业、汽车行业、轨道交通行业、5G基站、建材行业和钢铁行业。
SiC的生产有着一百多年的历史,早期应用于LED(发光二极管)和避雷器。1989年,B. Jayant Baliga (NCSU)首次描述了SiC用于电力电子设备的好处。SemiSouth Laboratories在2008年推出了第一款商用 JEFT(结型场效应管),Cree则于2011年推出了第一个SiC功率MOSFET。

以SiC为代表的第三代宽禁带半导体电力电子器件已实现商品化,目前SiC器件在600V-1700V中低压领域 实现了产业化,国际巨头Wolfspeed、罗姆、英飞凌等已批量供应额定电流40A的SiC SBD(肖特基二极 管)及MOSFET(场效应晶体管)产品。SiC的应用使得器件性能突破Si材料的理论极限,展现出巨大的 潜力。
从全球范围来看,SiC产业链的海外厂商有Wolfspeed(Cree)、罗姆、英飞凌、安森美、意法半导体、 贰陆等,国内厂商包括三安光电、天岳先进、天科合达、士兰微等。国际巨头纷纷布局SiC产业,SiC的 应用即将大规模放量成为行业共识。
碳化硅产业链中,衬底材料是产业链的基础,产业链价值占比达46%,处于核心地位。从SiC晶圆成本来 看,衬底成本占比44%,良率损失占比32%,提高良率是SiC降本的核心。
据Wolfspeed预测,2022年SiC材料的市场规模为7亿美元,器件市场规模为43亿美元。2026年SiC材料的 市场规模达到17亿美元,器件市场规模将达到89亿美元。2022至2026年,材料市场规模年均复合增长率 为24.84%,超过器件市场规模的年均复合增长率。由此可见,SiC衬底产能的扩大对行业的发展有极大 的推动作用。