目前制約碳化硅功率器件大規(guī)模應(yīng)用的核心原因依然是成本，根據(jù)預(yù)測，2022年有望成為碳化硅價格下降的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點。

　　據(jù)媒體報道，近日，投資160億元的長沙三安第三代半導(dǎo)體項目，首批施工單體已全面進(jìn)入主體施工階段，第二批施工單體將于9月底完成基礎(chǔ)施工，春節(jié)前完成所有單體封頂。

　　根據(jù)此前報道，該項目于7月20日正式開工，作為長沙17個制造業(yè)標(biāo)志性重點項目之一，主要建設(shè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的襯底（碳化硅）、外延、芯片及封裝產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)基地，項目建成達(dá)產(chǎn)后將形成超百億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，并帶動上下游配套產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值預(yù)計逾千億元。

　　資料顯示，第三代半導(dǎo)體是指禁帶寬度在2.3eV及以上的半導(dǎo)體材料，目前比較成熟的有碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等。

　　其中，碳化硅相較于傳統(tǒng)半導(dǎo)體硅材料，在耐高壓、耐高溫、高頻等方面具備碾壓優(yōu)勢，是材料端革命性的突破。隨著碳化硅在特斯拉Model 3等高端車市場成功運用，未來汽車領(lǐng)域被認(rèn)為將是其成長主要動力。

　　而根據(jù)方正證券(行情601901,診股)分析師陳杭9月4日報告整理，碳化硅還可被應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、智能電網(wǎng)、高鐵動車、充電樁、5G、光伏、風(fēng)力發(fā)電等多個領(lǐng)域，可謂“萬物皆可碳化硅”。其中在5G領(lǐng)域，碳化硅還被認(rèn)為是5G通信晶片中最理想的襯底。據(jù)Yole預(yù)測，2017年至2023年，碳化硅的復(fù)合年增長率將達(dá)到31%，到2023年，其市場規(guī)模約為15億美元。

　　國內(nèi)公司大手筆布局

　　項目遍地開花

　　據(jù)《科創(chuàng)板日報》不完全統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，僅是今年以來，就有十多個碳化硅項目在全國各地開工或取得積極進(jìn)展，可謂遍地開花：

　　除了上述在長沙開工的三安光電(行情600703,診股)項目外，安徽合肥有露笑科技(行情002617,診股)投資的100億元碳化硅等第三代半導(dǎo)體的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目，包括碳化硅晶體生長、襯底制作、外延生長等的研發(fā)生產(chǎn)；

　　浙江紹興有同為露笑科技投資的7億元碳化硅襯底片項目；

　　浙江寧波有華大半導(dǎo)體投資10.5億元的寬禁帶項目，計劃年產(chǎn)8萬片4-6吋碳化硅襯底及外延片、碳化硅基氮化鎵外延片；

　　江蘇徐州總投資3億元的碳化硅功率半導(dǎo)體項目投產(chǎn)后年產(chǎn)碳化硅模塊約70萬只，產(chǎn)值約7億元人民幣；

　　山東青島有中科鋼研旗下的集成電路產(chǎn)業(yè)園，或于9月竣工投產(chǎn)，有望打破碳化硅晶體襯底片依賴進(jìn)口；

　　上海則有ROHM-臻驅(qū)科技聯(lián)合成立的實驗室，致力于開發(fā)、測試及推廣以碳化硅為基礎(chǔ)材料的功率半導(dǎo)體技術(shù)；

　　山西則有中國電科旗下的國內(nèi)最大碳化硅材料供應(yīng)基地，一期項目可形成7.5萬片的碳化硅晶片產(chǎn)能，已實現(xiàn)4英寸晶片量產(chǎn)，合格率達(dá)65%。

　　2022年成關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點

　　成本下降后或率先實現(xiàn)國產(chǎn)替代

　　從競爭格局來看，目前，美、歐、日廠商在全球碳化硅產(chǎn)業(yè)中較為領(lǐng)先，其中美國廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。方正證券陳杭9月4日報告指出，除上述應(yīng)用領(lǐng)域外，碳化硅在材料和器件在軍工國防領(lǐng)域的重要作用愈發(fā)越來越突出，碳化硅外延設(shè)備在推動產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化進(jìn)程中，意義尤為重大。

　　需要注意的是，先發(fā)優(yōu)勢是半導(dǎo)體行業(yè)的特點，而相較于第一代、第二代半導(dǎo)體，國產(chǎn)廠商對碳化硅研究起步時間與國外廠商相差不多，因此國產(chǎn)廠商有希望追上國外廠商，完成國產(chǎn)替代。

　　目前，國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)內(nèi)主要集中于4寸、6寸碳化硅襯底生產(chǎn)，8寸襯底已有樣品出貨。根據(jù)陳杭上述報告整理，與傳統(tǒng)半導(dǎo)體類似，碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈同樣分為設(shè)備、襯底、外延、設(shè)計、制造、封測、應(yīng)用7個部分，國內(nèi)相關(guān)公司在產(chǎn)業(yè)鏈各段布局如下圖所示：

　　雖然在制程上，碳化硅大部分設(shè)備與傳統(tǒng)硅生產(chǎn)線相同，但陳杭強調(diào)，由于碳化硅具有硬度高等特性，需要一些特殊的生產(chǎn)設(shè)備，如高溫離子注入機、碳膜濺射儀、量產(chǎn)型高溫退火爐等，其中是否具備高溫離子注入機是衡量碳化硅生產(chǎn)線的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。

　　技術(shù)以外，部分機構(gòu)認(rèn)為，目前制約碳化硅功率器件大規(guī)模應(yīng)用的核心原因依然是成本，主要源于低效的晶體生長過程。

　　據(jù)介紹，碳化硅器件價值鏈可分為襯底——外延——晶圓——器件，其中襯底所占的成本最高為50%，，主要原因單晶生長緩慢且品質(zhì)不夠穩(wěn)定，這也使得碳化硅價格高，沒有得到廣泛的推廣。但隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，產(chǎn)量逐漸攀升，未來碳化硅襯底以及外延片價格都將下降。

　　海通證券(行情600837,診股)分析師王猛3月15日報告預(yù)測，2022年有望成為碳化硅價格下降的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點，因為主流豪華汽車品牌開始量產(chǎn)采用碳化硅方案的車型，這將大幅提升Cree等襯底廠商8英寸線的產(chǎn)能利用率，到2025年碳化硅器件價格有望下降到當(dāng)前水平的1/4-1/3，結(jié)合電池成本的節(jié)省，碳化硅的經(jīng)濟性和性能優(yōu)勢將充分顯現(xiàn)。

　　在應(yīng)用方面，陳杭認(rèn)為，汽車電動化將形成碳化硅最大的下游市場。考慮到未來電動車需要更長的行駛里程，更短的充電時間和更高的電池容量，碳化硅MOSFET元件將是大勢所趨，時間節(jié)點大約在2021年左右。碳化硅有望提高3%-5%的碳化硅逆變器效率，從而降低電池成本。