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碳化硅(SiC)技术
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中国SiC,卷赢了?
半导体行业观察· 2025-09-30 11:31
碳化硅材料与技术发展 - 碳化硅因其更高的击穿场强和更大的带隙,作为下一代功率半导体材料,在高温高压应用领域受到越来越多的关注 [1] - 过去20年,碳化硅在工业界取得巨大进步,商业化的早期挑战在于晶体中种类繁多的缺陷,通过研究分类和模拟技术进步,缺陷密度已降低一个数量级 [3] - 模拟技术的进步使晶体生长从反复试验变为可高精度模拟热量、气流等因素,从而减少缺陷并促进晶圆直径发展 [3] 市场驱动因素与成本趋势 - 信息技术和人工智能进步导致电力需求持续增长,推动了对可再生能源和电力高效利用的需求,促使全球政府支持和私人投资增加 [4] - 碳化硅晶圆价格在过去20年里大幅下降,过去3-4英寸晶圆价格高达7200-9600人民币,如今8英寸晶圆价格约4800元人民币,单位面积成本下降近一个数量级 [4] - 未来碳化硅晶圆价格甚至有望与硅晶圆持平 [4] 产业发展历程与关键节点 - 2001年是第一个转折点,英飞凌在全球率先开始小规模量产碳化硅二极管,当时市场规模约5000万元 [6] - 2010年,Cree和ROHM成功实现碳化硅晶体管量产,当时市场规模约2.5亿人民币 [6] - 2018年,特斯拉在其电动汽车中采用意法半导体的碳化硅功率器件,市场迅速扩张,使得“碳化硅可以用于汽车”的意识增强 [6] 当前市场规模与未来应用 - 自2020年左右以来,碳化硅市场稳步增长,中国厂商在电动汽车中采用碳化硅模组,丰田汽车宣布2025年在插电式混合动力汽车中采用碳化硅 [7] - 2024年碳化硅市场规模预计达到约300亿人民币,对于化合物半导体而言是一个庞大市场,在铁路车辆领域的开发也在推进 [7] - 功率器件是碳化硅最受欢迎的应用,其市场规模接近500亿人民币 [12] 全球竞争格局 - 中国在碳化硅晶圆尺寸、质量和成本降低等各个领域都处于世界领先地位,尽管在2010年代才开始研发,但已超越自20世纪80年代就开始研究的日本、美国和德国 [9] - 日本企业在尖端器件开发方面领先中国一到两代,拥有完整的功率器件生态系统,涵盖从晶圆制造商到器件制造商 [9] - 中国本土企业仍然缺乏足够的经验,但曾在美国公司从事功率器件开发的工程师正在回国,差距正在缩小 [10] 技术挑战与可靠性问题 - 碳化硅MOSFET中碳化硅与氧化膜界面存在大量缺陷,缺陷数量是硅的100多倍,这阻碍了碳化硅充分发挥其潜力,使其电阻比理想值高出两到三倍 [15] - 如果能将碳化硅的电阻减半,就能将芯片面积减半,提高良率并使成本降至一半以上,几乎与硅相当 [15] - 随着碳化硅功率器件普及,可靠性问题日益凸显,特别是在负载短路时可能有大电流流过损坏晶体管,必须设计保护电路 [15] 未来技术竞争 - 碳化硅在电压方面可能与氮化镓竞争,氮化镓在100V或300V等低压下非常强大,市场将继续增长,随着垂直氮化镓功率器件实用化,或许能在高电流和高电压方面与碳化硅竞争 [12] - 600V电压市场将成为激烈战场,硅具有低成本和可靠性,碳化硅具有高电流能力,而氮化镓具有高速开关能力 [13] - 碳化硅和氮化镓的理想特性几乎相同,随着两者技术水平提升,竞争最终将归结为成本和可靠性的较量 [13]
天科合达:8英寸SiC衬底和外延技术进展
行家说三代半· 2025-05-09 18:25
电动交通&数字能源SiC技术应用及供应链升级大会 - 大会将于5月15日在上海召开 聚焦碳化硅技术产业化进程中的核心挑战与创新突破 设置数字能源SiC技术应用研讨会和电动交通SiC技术应用研讨会两大主题 并开设碳化硅与数字能源解决方案专题展区 [3][4] - 会议邀请三菱电机 意法半导体 Wolfspeed 三安半导体 天科合达等20余家行业领军企业及机构参与 共论产业发展 [2][5] 天科合达技术进展 - 公司CTO刘春俊将带来《8英寸SiC衬底和外延技术进展》主题报告 分享碳化硅材料领域的产业化突破与技术前瞻 [3] - 2024年实现8英寸导电型衬底及外延小规模量产 衬底厚度优化至350μm 同步启动12英寸导电型衬底研发 [4] - 通过自主生长装备与工艺创新 攻克多型体缺陷 位错集群等行业难题 8英寸导电型外延参数指标领先 保障车规级器件可靠性 [4] 行业动态 - 三安半导体将分享顶部散热封装在SiC功率半导体中的应用 [6] - 行业媒体"行家说三代半"专注第三代半导体(碳化硅和氮化镓)行业观察 [5]
2条SiC生产线投产在即,年产能超3万片!
行家说三代半· 2025-04-25 17:54
行业动态 - "电动交通&数字能源SiC技术应用及供应链升级大会"将于5月15日在上海举办,三菱电机、意法半导体、Wolfspeed等行业领军企业将出席 [1][23][25] - 会议聚焦碳化硅技术产业化进程中的核心挑战与创新突破,设置数字能源和电动交通两大主题研讨会 [23][25] - 会议开设碳化硅与数字能源解决方案专题展区,目前已开放报名渠道 [23][25][32] 茂硅公司动态 - 茂硅预计6月底完成碳化硅制程产线建设,下半年试量产,月产能达3000片 [2][3] - 公司计划根据市场需求持续扩大生产规模,使SiC成为6吋厂主力业务 [3] - 茂硅自2023年6月起打造SiC制程平台,建立SiC功率晶体管代工能力,2024-2025年上半年主要处于筹备阶段 [4] - 公司成立于1987年,早期为DRAM制造商,2003年转型为专业晶圆代工公司,聚焦功率半导体和电源管理IC [6][7] - 茂硅6英寸晶圆厂月产能约5.1万片,2021年总产能达62.4万片,晶圆制造营收约6713万美元 [8] 谱析光晶公司动态 - 谱析光晶SiC生产线预计6月正式启用,将建成集研发实验室与生产线于一体的综合性基地 [10] - 公司成立于2020年,具备SiC SBD和650V-1700V SiC MOSFET量产能力,采用创新封装工艺 [11] - 2023年营收8000万元,在手订单3亿元,预期2024年营收超2亿元,计划今年申报IPO [14] - 公司已完成5轮融资,与绿能芯创、乾晶半导体签订5年4.5亿元意向订单 [15] - "第三代半导体芯片与系统生产基地项目"总投资1亿元,达产后预计年产值2亿元 [17] 鬃晶科技公司动态 - 鬃晶科技《高纯碳化硅晶体及设备生产项目》签约落地崇福镇产业园区 [20] - 公司成立于2023年6月,前身为郑州鬃晶科技,已申请4项专利,技术集中在碳化硅晶体生长领域 [22]
Wolfspeed,前景堪忧
半导体行业观察· 2025-03-17 09:24
公司背景与战略转型 - Wolfspeed前身为Cree Inc,成立于1987年,专注于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)半导体生产,1991年成为首家推出SiC晶圆的企业[2] - 公司通过剥离非核心业务完成向纯SiC企业的转型,但伴随巨额运营亏损(2023财年营业亏损3.11亿美元)和资本支出需求(2025财年预计12亿美元)[4][9] - 推出200毫米SiC晶圆作为关键竞争优势,成为该技术首家商业化生产商[5] 行业前景与竞争格局 - 2024年全球SiC市场规模42亿美元,麦肯锡预测2030年前CAGR 26%,但作者下调至18%-20%因电动汽车需求疲软[5][6][14] - 主要竞争对手包括安森美、意法半导体和英飞凌,这些公司财务状况更稳定且正抢占市场份额[8] - 公司2023年市场份额18.5%,但预计2034年将降至10%因中国竞争者成本优势和技术易复制性[15][16] 财务表现与运营挑战 - TTM收入7.766亿美元同比下降3.06%,毛利率仅2.21%(同比下降7个百分点),营业利润率-54.57%[9][10] - 通过高成本融资缓解压力:阿波罗全球管理提供20亿美元债务(票面利率10%),2024年1月增发股票融资2亿美元[9][12][20] - 净债务达50亿美元,现金持有14亿美元,资本支出导致TTM负现金流5.98亿美元[12][20] 产能与成本结构 - 莫霍克谷工厂(200毫米产线)贡献5200万美元季度收入,但达勒姆工厂关闭导致产能利用率不足[10][12] - 运营费用季度环比下降1100万至1.08亿美元,JP材料工厂启动成本2300万美元影响利润率[17] - 预计2026年资本支出将从12亿降至3亿美元,但研发投入仍需维持以保持竞争力[18][21] 管理层与市场动态 - 2023年11月CEO Gregg Lowe被罢免,管理层更迭期间战略执行存疑[19][20] - 获得CHIPS法案7.5亿美元资金支持,但需满足债务再融资条件[19] - 2024年Q2收入1.81亿美元同比降13%,预计Q3收入持平1.7-2亿美元区间[20][21]