深度报告-20211123-安信证券-半导体行业深度分析_SiC衬底--产业瓶颈亟待突破_国内厂商加速发展_25页_2mb

报告摘要

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，因其优异的电气性能（如宽禁带、高击穿电场强度、高热导率等）在新能源汽车、光伏发电、5G通信、国防军工等领域具有广泛应用前景。碳化硅衬底作为产业链上游核心环节，其制备工艺复杂、成本高，是制约碳化硅器件大规模应用的关键瓶颈。

衬底技术是产业链核心
- 碳化硅衬底制备涉及高温、高压力环境，技术壁垒高，良率低，成本占整个产业链的约50%。
- 主要技术难点包括：高温控制、长晶速度慢、晶型要求高、切割磨损大。
- 随着大尺寸衬底技术的发展及良率提升，衬底成本有望下降，从而推动碳化硅器件应用的普及。
国际龙头企业占据主导地位
- Cree（现Wolfspeed）、II-VI、SiCrystal等国际企业主导市场，已实现8英寸衬底量产。
- 国内企业如露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳、山西烁科等正加速发展，部分已实现4-6英寸衬底的量产，正在向8英寸迈进。
市场前景广阔
- 新能源汽车市场推动导电型SiC衬底需求增长，预计2025年碳化硅功率器件市场规模将达25.62亿美元，复合年增长率30%。
- 光伏发电领域，SiC器件可显著提升逆变器效率，降低损耗，预计2025年光伏逆变器中SiC功率器件占比将达85%。
- 5G通信需求推动半绝缘型SiC衬底市场增长，预计2025年半绝缘型SiC衬底出货量（折算为4英寸）将达43.84万片，复合增长率21.50%。

生产流程：包括原料合成、晶体生长、晶锭加工、切割、研磨、抛光、清洗等。
晶体生长方法：主流为PVT（物理气相传输法），HT-CVD（高温化学气相沉积法）和液相法也在发展中。
技术难点：
- 温度和压力控制严格，生长温度需在2300°C以上。
- 长晶速度慢，7天可生长约2cm晶棒。
- 晶型要求高，只有4H-SiC等少数晶体结构可作为半导体材料。
- 材料硬度大，切割、研磨、抛光难度高，良率较低。
未来发展方向：
- 做大衬底尺寸，提高单位面积芯片产量，降低单位芯片成本。
- 提高材料使用效率，减少切割损耗。
- 提高衬底良率，目前国内厂商良率约40%，目标提升至60%-70%。
- 优化电学性能，包括导电型和半绝缘型衬底的性能提升。