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2024年中国第三代半导体材料行业细分市场现状及发展趋势分析 国内SiC产能高速增长

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 2024-05-15 18:22:45  来源:前瞻产业研究院 E4007G0

行业主要上市公司:华润微(688396);三安光电(600703);士兰微(600460);斯达半导(603290);天岳先进(688234)等

本文核心数据:碳化硅产能,市场规模

1、第三代半导体材料分类

第三代半导体材料主要包括碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)、金刚石,目前已实现商业化应用的主要为碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)两类,具体用途如下:

图表1:第三代半导体材料分类及其用途

2、碳化硅定义

——定义

碳化硅(英语:silicon carbide),化学式SiC,俗称金刚砂,宝石名称钻髓,为硅与碳相键结而成的陶瓷状化合物,碳化硅在大自然以莫桑石这种稀罕的矿物的形式存在。

被誉为功率半导体皇冠上的明珠,因其优异的材料特性,可以满足功率电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求,是半导体材料领域最有前景的材料之一。

图表2:碳化硅(SiC)的特点

——制造流程

碳化硅(SiC)的制造流程从原料至最后的封装,流程较为复杂。

其中,关于Sic单晶体制造,现在多数SiC单晶是在以Lely法为基础的方法上获得的,其基本过程是在石墨坩塌中心内放置多孔石墨环,在两者间隙中放入Sic粉料。加热时埔锅外层温度高,中心温度低,夹层中的碳化硅升华分解,集散到低温的堆据中心,凝结称为碳化硅单晶体。

关于Si衬底的外延方法,即使用化学气相沉积,获得SiC单晶体沉底或掺杂后的半导体结构。

图表3:碳化硅(SiC)的制造流程

3、碳化硅产业链企业梳理

从产业链主要参与企业来看,从事碳化硅衬底片的国内厂商主要有天岳先进、三安光电、天科合达、河北网光等;从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和普兴电子等;从事碳化硅功率器件的厂商较多,包括派恩杰、基本半导体、长飞先进、三安光电长电科技等。

图表4:碳化硅产业链全景图谱

4、商业化进程:多家企业宣布在8英寸上取得突破

通常情况下,晶圆尺寸越大,其单片面积就越大、边缘浪费更小,单位时间内产出的衬底、外延更多,芯片的产能也就越大、单颗芯片成本也越低。目前,国内SiC市场仍以6英寸为主,但往8英寸升级已经成为共识,2022年,国内多家企业宣布在8英寸上取得突破:

图表5:中国SiC商业化进程

5、市场现状:电动汽车等应用拉动下,国内SiC产能高速增长

在电动汽车等应用拉动下,国内SiC产能高速增长。2022年,SiC衬底产能达到94万片/年(折合6英寸),相较于2021年增加30.6%;外延产能达到84万片/年(折合6英寸),相较于2021年增加58.5%;芯片/器件产能达到96万片/年,相较于2021年增加62.7%。结合部分企业2023年年报情况,初步统计2023年SiC衬底、外延和芯片/器件产能分别为113万片/年、118万片/年和144万片/年。

图表6:2020-2023年中国SiC产能(单位:万片/年)

6、市场趋势:碳化硅市场前景广阔

未来我国SiC材料发展趋势如下:

图表7:SiC材料未来发展趋势

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国第三代半导体材料行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

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