碳化硅专家交流-电话会纪要

SiC行业动态和发展趋势？过去十年积极收购、整合，大量投资的过程，2009-2021年，天科合达投衬底，山东天岳投 资建设SiC半导体项目，三安投资160亿开发半导体产业化项目，过去投资活跃，收购战略 合作关系，欧美日三足鼎立，中国快速追赶。预期26年亚太地区占据SiC市场重要份额， 中国、日本、印度、韩国是亚太地区电动车和混动车主要市场，2019年中国占了全球电动 车销售47%份额，美国SiC全球份额最大，全球SiC 70-80%是美国的，科锐，iivi，道康宁。全球电力电子市场，比较大的话语权是碳化硅的器件、设计开发方面是领先的，主要是瑞典 的Siltronic， ST，英飞凌，日本主导的是GaN，在设备和模块开发方面领先，松下、罗姆， 住友电器，三菱，富士电器，中国主要是天科合达，山东天岳，东莞天域等，SiC的规模2020 年全球SiC衬底2.08亿美元，衬底格局还是以美国为主，cree岀货量占了全球45%，对比 未来几年发展，大概整个44%的CAGR，预测SiC市场规模大概在2025年约为16亿美元。Yole预计2020-2026年CAGR36%，到26年是45亿美元，其中主要驱动力是2023年电动 汽车市场快速爆发，驱动SiC功率器件市场急速增长。SiC衬底上的GaN在射频领域基本已经取代了 LDMOS和碑化镣。GaN市场规模26年大概 是24亿美元，CAGR 18%，其中主要是Si基GaN，占了 90%以上市场。21年国内碳中和，碳达峰，SiC产业崛起，替代趋势明显，国内SiC产业相对国外缓慢，但是 国内政策扶持，21年一个季度新增的SiC投资金额达到了 2020年全年水平，到了前十年5 倍的体量。现在整个SiC在中国属于增长前期，后面扩产完增量会比较快。英飞凌主要是奥地利的半导体新工厂，2022年已经投产了，现在投资24亿欧元扩产能。国内SiC水平，SiC衬底主要应用有6个环节，一个是SiC的单晶片到外延片，单晶制备， 还有芯片设计，制造，后面的封装，测试，最后到终端应用。设备有北方华创，中微公司， 衬底和外延天科合达，山东天岳，瀚天天成，东莞天域，包括设计公司，瑞能，士兰微，中 车时代，比亚迪。国际和台湾产业链来看，wolfspeed和Rohm从衬底到封测者所故，IDM，道 康宁，昭和电工，iivi，英飞凌做从设计到封测，从设备角度，SiC在制程上，与大部分Si环 节相同，由于硬度高，需要高温离子注入机，高温退火等设备，高温离子注入机是比较重要 的设备，国内很多企业在做SiC的生长炉，华创，露笑，SiC的切片，还有SiC功率的一些 外延反应器的设备厂商，现在上游材料持续加码追赶国际，SiC衬底市场格局还是cree的市 场份额是最大的。在SiC制造成本衬底也是最高的，47%，外延23%，其他环节大概30%左 右，衬底成本下降是提高SiC渗透率的决定因素。SiC晶圆8到12寸，SiC主流尺寸6英寸，每一片晶圆能制造的芯片数量不多，满足不了需 求，我们看到的产业联盟预估，4英寸逐步减少，国内从10万片减少到5万片，6英寸从8 万片增长到20万片。Cree计划在2024年8英寸SiC工厂量产，英飞凌2025年计划量产8 英寸SiC器件。现在国内也在加码，合肥露笑也在做SiC的设备，长晶生产。材料端，国内材料端扩产，跟国外的差距，现在看来，大概有5年左右的差距，从SiC衬底 尺寸升级差距，从一个尺寸到更大尺寸需要5年时间。外延质量也影响器件生产，外延是在 SiC衬底上长单晶薄膜，不可避免产生缺陷导致衬底材料和表面质量下降，影响器件性能， 外延层长好后可以使得晶格排列更好，也是长外延层的主要目的。下游应用端驱动，SiC衬 底前景光明，最主要来自于新能源汽车驱动，目前导电型衬底市场比较开阔，应用非常广。Q：Wolfspeed.罗姆采用IDM模式，国内大部分是分段模式，要么做衬底，要么做设计， 这两种方式各自的优缺点？A：国内起步比较晚，现在供给还是集中在衬底，外延这块，对于设计公司，做设计现在已 经有了三安光电和一些衬底的供应，现在如果要做IDM，资金量需要非常大，需要涉及的领 域表较多，所以国内IDM少，IDM有自己的优势，从材料到器件设计到加工，解决自己的 产能，对整个可靠性，问题的响应都更快，综合来看，往IDM方向做是最好的，国内很少 由企业做全产业链的事情，受限于起步比较晚，攻克衬底和外延都很难，再做器件、封测， 精力和资金都受到大的局限，因此IDM相对比较少。Q：SiC在芯片里面主要是SiC MOS和SiC二极管，从二极管到MOS管的难度，MOS的 壁垒，差距有多大？A：二极管器件结构相对来说很简单，是SiCSBD，实际上整个不涉及到trench I艺，就是 势垒，MOS传统Si基，平面工艺，trench I艺，通过沟槽结构改善器件开关情况，整体来 说，SiC二极管价格比较便宜，单个晶圆做出的二极管数量远多于MOS，是配套的取代FRD 来使用，SiCSBD反向恢复时间基本没有，不想FRD需要快速反向恢复，SiC有天然优势。Q：SiC应用，电动车，400v到800v平台迁移，这种情况下，随着成本下降，尤其是整车 成本的下降，SiC跟IGBT目前共存，未来大概是什么情况？A：400v平台IGBT还是有优势的，到了高端的800v高电压，尤其是高端车型，大功率才能 提高更高性能，比如保时捷的Taycan，未来30万元以上的车都会用SiC，比如理想的y，尤 其是纯电车型，必须用800v解决续航痛点。 现在主要是考虑两个问题，一个是产能能不能 满足，而是里程续航是否足够迫切，SiC近年渗透率不会超过20%， 80%还是Si基IGBT，25年700-1000万，20%的量也非常巨大的。SiC主要考虑的还是技术升级和市场效应，短期对Si 基IGBT的替代还不会那么快。Q：SiC分很多，衬底，外延，芯片，封装，模组，这里面大的价值量分布？材料里面47%的 衬底占比，如果涉及到模组，比例分布？A：衬底47%，外延27%，剩下30%是后面的封测成本，芯片到模块，一个是衬底，一个是外 延，一个是后面的加工和封装过程，晶圆50%，封装25%，模块25%。Q：Wolfspeed衬底技术变化，价格逐步往下走？A：衬底往大尺寸做，现在基本上衬底1000美元左右，将来往大尺寸，良率提升，大概可以 降低到一半，400/500美元水平（到25/26年）。Q：不同环节技术难度，技术壁垒排序？A：衬底难度是最大的，还有外延层，设备方面，最后还有器件的设计，后面跟Si一样的光 刻、离子注入，尤其是高温的一些环节，再接着就是封测，相对比较简单一些。Q：国内很多公司做IGBT， IGBT这块转向SiC的技术难度大吗？A：SiC和IGBT是两种不同的材料，产业布局都不太一样。设备是可以通用的，但是材料， 和一些衬底的制作设备，只能买别人设备自己做，但是只占成本25%的价值并不是特别大， 也是国内很多企业在往衬底扩的原因。Q：40%到80%良率提升需要多久？A：看工艺水平，28%的降本来自于良率提高，现在来看每家的工艺制程，离子注入、高温退 火的参数工艺调整是每家工艺制程中的技术积累，具体多少年每家不是很好说。要看制造水 平和工艺人员的经验。Q：器件端，主要SiC做的是SBD和MOS，这两种具体的应用情况，在电动车的应用场景 和应用类型？A：SiC MOS主要用在电驱系统，还有逆变器上面的电驱，还有DC/DC，主要功能是把电池 过来的电压升压达到母线电压，400v电压平台，进行boost转换，在逆变器，把电压升高 后，转化成AC交流电驱动电机，这是SiC MOS的作用，SiC MOS在车的主要应用就是电机 驱动系统和车载充电系统OBD还有升压(DC/DC)， SiCSBD和MOS主要用在。be上。Q：特斯拉用了 24个SiC模块，model S和model Y的用量？A：整个车载拓扑是相对简单的，车载就是三相全桥的结构，上桥，下桥，配合桥臂，主要 变化是电流电压平台，需要怎么用，主要是这方面，数量的改变在于电流的增加。比如IGBT 传统的750v平台可以上桥做两个IGBT，把400a的IGBT并联，做到整车800v，下桥同样2 个，取决于车的搭配。Model S不会变化很大，拓扑结构不会变化很大。Q：器件类的产权，Design in，国内外版权情况？A：Design in我们公司主要是用在保时捷Taycan上面，还有上汽上面。这是英飞凌的情况， 士兰微进入车比较晚，用在领跑上面，还有一些没有上市的公司，华为也做电动汽车，安森 美design win 了华为的问界5，比亚迪有自己的整车，不存在Design wino Q：专利对器件厂商的重要性和发展来说是比较重要的吗？A：专利相对于通信行业，主要在于工艺上面，对通信行业，华为、思科专利技术壁垒，涉 及到系统级的东西，涉及的专利非常多，器件类的产品主要是工艺方面的专利壁垒，但这个 专利壁垒并不是特别高，因为不是系统性的东西，国内很多公司都是实用性专利，发明和创 新类专利做出来的并不是很多。