碳化硅产业化准备好了吗？工艺改进和成本控制仍面临“漫长的游戏”

图片冲创意/证券时报记者 王一鸣提供 今年以来，碳化硅（SiC，碳和硅的化合物）催化不断在工业上应用。鲁晓科技近日宣布，首次制备出12英寸单晶碳化硅样品，并完成了从晶体生长到衬底全工艺的开发和测试。此前，1月中旬，美国SiC公司Wolfspeed也宣布已制造出300米单晶。 m（12英寸）碳化硅晶圆……随着12英寸SiC产品加速出现，CoWoS（台积电先进封装技术）将采用碳化硅代替硅作为中间层的传言屡屡出现在资本市场，并一度引发金融猜测。不过，对于这一说法，中科院行业分析师陆兵在接受证券时报记者采访时表示，这一逻辑意义重大。没有高估当前的技术状况和商业可行性。将 SiC 优异的导热性与其作为复杂中间层的可行性直接等同起来是不合适的。其实，两者是不同的概念。投资“新逻辑” 碳化硅是典型的第三代半导体材料，也是宽带隙半导体。碳化硅因其耐高压、耐高频、高导热性、高温稳定性和高折射率等特性，在电动汽车、太阳能发电等高性能应用中具有显着优势。另一方面，近年来碳化硅在眼镜AI、AR等新兴领域的发展也引起了行业和资本市场的关注。例如，天悦先进高层在去年12月的业绩发布会上表示，公司正着力拓展业务。扩大新兴领域的客户群。其中，碳化硅在CoWoS领域的应用趋势明确。公司利用12英寸产品的技术优势，深化与产业链合作伙伴的合作。在去年9月举行的投资者关系活动上，SiC设备供应商晶盛科技探讨了碳化硅在CoWoS中的应用前景和相关发展。 “公司有一个中间客户几个月前就给台积电送了样品，我们计划逐步小批量供货。针对这一新的技术变革，公司继续与客户保持密切合作。上市公司披露的几句话，资本市场勾画出了“CoWoS用碳化硅代替硅作为中间层”的“新逻辑”。对此，半导体投资界及业界部分人士讨论了这一问题。证券时报记者认为可能存在逻辑误解。陈奇多年来一直投资半导体行业。 2016年，我们关注碳化硅板块并参与相关公司的投资。他告诉《安全时报》记者，CoWoS是后摩尔时代领先的2.5D异构集成解决方案。实际实现是将GPU和HBM集成到硅基板上，并通过硅基板上的布线将GPU和HBM连接起来，从而加速GPU和HBM的内部信号，打破“存储墙”。 “太多了”我很早就谈‘替代方案’了。”“在CoWoS中，使用硅作为中间层，因为硅基板足够便宜，工艺成熟，硅硬件容易获得，硅布线可以又细又密。线密度越高，集成度越高，功耗也越高，意味着产生的热量越多配给。在发热方面，碳化硅虽然可以解决发热问题，但在其他方面并没有优势。 ”陈琪认为。陈琪分析说，首先是成本问题，12英寸硅基板的价格大约在800到1000元左右，即使碳化硅的价格大幅降低后，6英寸仍然在2000元左右，8英寸大约在4000到5000元，12英寸更贵。其次，碳化硅相对于硅最大的劣势是它的硬度，而碳化硅是用ICP（电感耦合等离子体）蚀刻的，并且小线宽的工艺已经成熟，碳化硅必须用高能CCP（电容耦合等离子体）蚀刻，而器件方面仍处于寻求减小碳化硅线宽的早期阶段。几乎必须从一开始就对问题进行模拟，这个过程可能需要两到三年或更长时间。”更要注意是否可以在硅夹层下面粘一层碳化硅层作为辅助散热层。我们能做的就是等待业界继续努力寻找最佳解决方案。但无论如何，现在谈论“替代”还为时过早。陈奇指出。陆兵也有类似的看法。他指出，SiC在短期应用中的应用是最有可能的。这与台积电等制造商对其可行性的评估是一致的。中期（3-5年）随着12英寸SiC晶圆成本下降以及切片等关键工艺成熟，可作为散热要求最严格的特定场景的高性能导热基板或散热器。也可以使用 SiC 作为无源（无复杂电路）或半有源中介层，但这仍然仅限于不考虑成本的高端产品。未来AI芯片的散热问题，但路径很可能不是一条“一夜之间的‘替代’，而是一场‘持久战’，将考验材料科学、制造工艺和成本控制。”陆兵明白这一点，认为市场叙事。区分理想主义的光环和现实工程的挑战，回顾SiC产业链的结构，表示，其中，单晶SiC衬底(俗称碳化硅晶圆)目前在整个产业链中技术壁垒最高、价值最高，SiC器件的成本约为47%为衬底，约23%为外延片，合计约占70%，商用6英寸SiC衬底是全球主流，而8英寸（200毫米）碳化硅比硅基材料具有更高的带隙宽度、更高的介质击穿场强、更高的电子饱和漂移率和更高的热导率。存储系统、电网和通信，它们在稳定性和耐用性方面具有特殊的优势。 “目前电动汽车是碳化硅的核心应用市场。对于800V高压架构的车型，硅基IGBT已经不够用了，所以SiC几乎成了标准选择，要求它在这么高的压力下高效工作。”中关村物联网产业联盟副秘书长袁帅向记者解释道。特斯拉是SiC应用于电动汽车的先行者。此后，比亚迪、新高性能车型、蔚来、小鹏、奔驰、大众等中外汽车企业相继推出SiC器件 从产业结构来看，碳化硅产业链过去主要由国际大厂商主导，但经过多年发展，中国企业已全面突破。在衬底、外延、器件等相关领域取得突破，成为全球碳化硅行业不可或缺的力量。例如，在电路板领域，2022年之前，美国的Wolfspeed和日本的昭和电工（现Resonac）将占据全球主导地位。市场份额；据研究公司富士经济数据显示，在2023年全球导电碳化硅衬底市场份额排名中，天岳先进超越美国相干公司，排名全球第二。在设备和材料领域，另一家中国公司Tenke Wada目前排名第四。当地一家制造商推出了用于SiC/GaN的MOCVD外延设备。在长晶炉领域，晶盛机电是我国长晶设备、半导体设备的领先者。公司的碳化硅晶体生长炉和6-8英寸切割设备批量供应国内客户。市场佛罗里达波动不会改变长期前景。 Yole表示，从产业空间角度来看。根据该集团的数据，2024年全球碳化硅功率器件市场规模预计为34亿美元。尽管汽车市场的放缓抑制了碳化硅的短期需求，对整个碳化硅供应链造成重大影响，但Yole集团认为，碳化硅仍然是其电气化路线图中的核心技术，并将预计到2030年器件收入将达到近100亿美元，复合年增长率约为10美元。十亿。 20.3%。从国家层面看，2024年全球产业新增资本投资中心正快速向中国大陆转移。中国厂商占据碳化硅晶圆（衬底）和外延片产能约40%，并正在加速向器件制造领域扩张。扩张。根据d来自CASA-China的数据显示，2024年中国第三代半导体电力电子市场规模约为176亿元（SiC+GaN，以SiC为主），预计2029年将突破460亿元，年均增速约21%。 “中期SiC市场仍受两个因素影响：一是全球电动汽车需求短期放缓，二是新兴SiC厂商价格和产能竞争加剧。这也体现在产业链的结构和表现上。例如日本SiC厂商JS Foundry于2025年7月申请破产，同年9月Wolfspeed完成破产重组，目前正在重组。但长期来看，长坡厚雪碳化硅行业的逻辑还是一样的，包括新能源汽车、光存储、未来电网。ld对证券时报记者表示，业内普遍预计本次物资重组将于2026年底完成，届时行业预计将基本提价，幸存者将拥有价格话语权。经过五年的大量投资，Yole集团认为市场必须首先消化现有产能，然后再消化新产能。发电设备和技术可以推动下一次扩张。
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