调研｜第三代半导体正在加入走进我们生活

如今，我们正在快步走入第三代半导体的应用世界，以碳化硅为代表的第三代半导体材料，广泛运用在5G基站、新能源汽车等数字经济领域。采用了第三代半导体碳化硅器件以后，新能源车可以实现充电10分钟行驶400公里。据了解，中国电科的碳化硅器件，装车量已经达到100万台，旗下企业已经实现了6英寸碳化硅晶片的规模化生产，年产能达到15万片，处于国内前列。今年3月，还率先发布了新一代8英寸碳化硅晶片产品。

数据显示，碳化硅器件节能性是硅器件的4倍，可以使新能源汽车能耗降低50%，特高压电网损耗降低60%，轨道交通功率器件系统损耗降低20%以上。机构分析认为，全球碳化硅行业存在巨大供给缺口，国内多项政策扶持利好相应国产厂商，国内上下游厂商积极布局扩产，有望持续加速抢占全球市场份额。

碳化硅衬底工艺复杂，制作难度大。碳化硅衬底是一种由碳和硅两种元素组成的 化合物半导体单晶材料。目前行业内主要以高纯碳粉、 高纯硅粉为原料合成碳化 硅粉，在特殊温场下，采用成熟的物理气相传输法（PVT 法），在晶体生长炉中 生长不同尺寸的碳化硅晶锭，最后经过加工、切割、研磨、抛光、清洗等多道工 序产出碳化硅衬底。稳定量产性能稳定的高品质碳化硅晶片的技术难点有：

1、由于晶体需要在 2000℃以上的高温密闭环境生长，对控温要求极高；

2、由于碳化硅存在 200 多种晶体结构，但只有少数几种结构的单晶型碳化硅才是 所需的半导体材料，在晶体生长过程中需要精确控制硅碳比、生长温度梯度、晶 体生长速率以及气流气压等参数；

3、气相传输法下，碳化硅晶体生长的扩径技术难度极大；

4、碳化硅硬度与金刚石接近，切割、研磨、抛光技术难度大。

重点公司分析

三安光电

最大 SiC 投资，IDM 现有工厂叠加衬底自供布局 三安光电具备全国第一条碳化硅垂直整合产业链，在碳化硅下游市场取得多点突 破。2019 年，三安集成与美的成立第三代半导体联合实验室，聚焦 GaN、SiC 功 率器件芯片与 IPM 应用电路相关研发；2020 年，公司收购北电新材，拓展碳化硅 衬底和外延市场；2021 年，湖南三安半导体基地投产，总投资 160 亿元，配套 6 英寸碳化硅达产产能 36 万片/年，预计达产后实现销售额 120 亿元/年，2021 年底 产能 3k 片/月，预计 2022 年年底达产，此外，公司碳化硅 MOSFET 工业级产品 已处于客户验证阶段，碳化硅 MOSFET 车规级产品已处于车企六片设计与测试阶 段；2021 年，公司已完成 650V 到 1700VSiC 二极管的产品线布局，累计出货达 百万余颗；2022 年，公司与理想汽车共同出资组建苏州斯科半导体有限公司，聚 焦碳化硅车规芯片模组设计与生产，计划形成 240 万只/年半桥生产线。

斯达半导

SiC 车规主驱模块性能领先，加码布局碳化硅功率芯片 斯达半导近期多次加码布局碳化硅功率芯片。2021 年 8 月公司宣布投资 5 亿元在 SiC 芯片研发及产业化项目；2021 年 3 月公司宣布投资 20 亿元与高压特色工艺 功率芯片和 SiC 芯片研发及产业化项目。斯达微电子目前在 600V/650V、1200V、 1700V 等中低压 IGBT 芯片已经实现国产化。拟采用先进技术和设备，实施 SiC 芯片研发及产业化项目，产品由企业自主研发，各项指标均达到国外同类产品技 术要求，部分指标优于进口产品。公司用于新能源汽车的车规级 SiC 模块获国内 外多家著名车企和 Tier1 客户的项目定点，将对公司 2022-2022 年车规级 SiC 模块 销售增长提供推动力。

天岳先进

SiC 衬底提升速度快，获得大规模订单，有望进入车规应用 天岳先进掌握碳化硅衬底制作核心技术，批量供应下游核心客户。2021 年，公司 募投项目碳化硅半导体材料项目投入建设，聚焦 6 英寸导电型碳化硅衬底材 料生产，计划 2022 年第三季度实现第一期项目投产，预计 2026 年达产且达产产能为 30 万片/年；2022 年 4 月，公司发布公告披露公司已通过 IATF 16949：2019 车规级认证，公司有望进入车规领域，进一步拓展碳化硅产品在汽车领域的应用 市场；2022 年 7 月，公司发布关于签订重大合同公告，公司获得约 14 亿元 6 英 寸导电型碳化硅衬底产品超大订单，充分彰显公司领先优势。

时代电气

奋力迈进 SiC 自主研发道路，高压电驱平台突破 公司建有 6 英寸双极器件、8 英寸IGBT和 6 英寸碳化硅的产业化基地，掌握了具 有核心自主知识产权的 MOSFET 芯片及 SBD 芯片的设计与制造技术，构建了 全套特色先进碳化硅工艺技术的 4 英寸及 6 英寸兼容的专业碳化硅芯片制造平 台，全电压等级 MOSFET 及 SBD 芯片产品可应用于新能源汽车、轨道交通、工 业传动等多个领域。2021 年，公司推出碳化硅大功率电驱平台C-Power220；2022 年 4 月，公司实施碳化硅芯片生产线技术能力提升建设项目，总投资 4.62 亿元， 将公司平面栅碳化硅MOSFET芯片技术能力提升至沟槽栅碳化硅MOSFET芯片研 发能力，现有 4 英寸碳化硅芯片线提升至 6 英寸碳化硅芯片线，产能也将从 1 万 片/年的提升到 2.5 万片/年。

士兰微

IDM 龙头，快速上量 SiC 芯片生产线 公司作为 IDM 龙头厂商，具有 12 英寸特色工艺产线，目前已加大 SiC 器件研发 投入，快速上量 SiC 芯片生产线，大力发展车规级 SiC 功率半导体。2021 年，公 司 SiC 功率器件中试线通线，目前已完成车规级 SiC MOSFET 器件研发，即将进 行客户验证并投入量产；2022 年 7 月，公司拟投资 15 亿元建设 SiC 功率器件生 产线，聚焦于新能源汽车电动模块车规级 SiC 功率器件生产，计划形成年产产能 14.4 万片 6 英寸 SiC 功率器件芯片生产线。此外，公司在厦门士兰明镓公司所建 设的 6 英寸 SiC 功率器件芯片生产线预计将于 2022 年三季度实现通线。

东尼电子

SiC 衬底产能迅速扩张，加速国产化进程 公司从 2017 年开始储备研发碳化硅项目，由叶国伟博士和张忠杰博士牵头，技术 由企业自主研发并已获得认可，打样送检结果良好。2021 年，公司总投资 4.69 亿 元，聚焦碳化硅半导体材料生产，计划达产 12 万片/年，目前已有 50 余台长晶炉 完成安装调试，约 100 台长晶炉正在安装调试阶段，上述长晶炉及配套切磨抛设 备全部安装完成后，预计形成 6 万片/年的产能。

露笑科技

碳化硅衬底产能加速扩张 公司是国内最早研发 6 英寸SiC晶圆的单位之一，已掌握碳化硅单晶晶体生长、切 割、研磨、抛光、清洗等整体解决技术和工艺方案。2021 年，公司募投第三代 功率半导体(碳化硅)产业园项目和和大尺寸碳化硅衬底片研发中心项目，计 划形成产能 24 万片/年生产线；2022 年，公司 6 英寸碳化硅衬底芯片已形成销售，预计年底产能达 5000 片/月，2023 年产能达 20 万片/年。

北方华创

SiC 长晶炉设备领域龙头 主要从事半导体基础产品的研发、生产、销售和技术服务，主要产品为电子工艺 装备和电子元器件，是国内主流高端电子工艺装备供应商，也是重要的高精密电子元器件生产基地。经过多年的发展，公司在电子工艺装备及电子元器件领域构建了坚实的技术基础，形成了以共性核心技术为基础、产品种类多、应用领域广 的平台型业务体系，打造了专业的技术和管理团队，具有较强的核心竞争能力。8 寸碳化硅长晶炉已完成研发，并进入客户端，碳化硅长晶炉设备订单饱满，预计 2022 年出货将超 500 台，已成为国内主流客户的首选产品。

SiC 市场处于成长期，规模增长迅速

第三代半导体高速发展，市场红利逐步释放。2019 年及以前，以 SiC 和 GaN 为主的第三代半导体材料处 于发展初期，晶圆设备开发、衬底外延制造、下游器件生产均处于研发阶段且尚未形成规模量产。随着美国、 韩国、日本等半导体强国大力进行第三代半导体的相关研发，2020 年在产业链下游应用爆发的推动下，第三 代半导体正式进入高速发展期。

目前，SiC 衬底和外延技术已经可以应用于 8 英寸节点，相较于传统硅晶圆的 12 英寸来说仍有量级差距；SiC 功率器件（SBD、MOSFET）目前广泛用于新能源汽车、光伏、轨道交通等领 域，国际领先企业已实现 MOSFET 器件的量产。此外，中国也发布了多项半导体行业建设政策，旨在打造国 产先进半导体企业，这对第三代半导体的市场扩大具有积极意义，第三代半导体已进入高速成长期， 市场红利正在逐步释放，下游应用领域的快速发展将推动 SiC 市场的高增长，并加剧行业竞争。商务合作请联系微信号：ddh5713822，欢迎微信洽谈！