SiC如何降本30%?8寸何时起量?这场讨论带来新思路

2023-06-07

5月25日,行家说在上海举办了『汽车与光储充SiC应用及供应链升级大会』,合计超500位SiC精英参会(.点这里.)。

除了现场的主题报告外,本次会议最瞩目的环节当属2场圆桌论坛,其中上午场圆桌论坛邀请到了同光股份副总经理王巍,中电化合物董事潘尧波,烁科晶体总经理助理马康夫以及西湖大学国强讲席教授、副校长仇旻担任分享嘉宾,并且由行家说三代半研究总监张文灵担任主持人。

本次圆桌论坛主要围绕国产SiC材料的机遇与挑战进行讨论,让我们来看看四位嘉宾互相碰撞出了哪些精彩观点吧!

国产进步明显

推动碳化硅达到价格甜蜜点

问:在全球新能源转型的大环境下,碳化硅半导体迎来了历史性的大机遇,很多人都想了解近年来国产SiC衬底和外延的取得了怎样成绩?未来的市场需求如何?

王巍:我认为碳化硅材料在未来5-10年内市场前景会更远大,国产SiC材料的发展方面,最近英飞凌宣布与天岳、天科签单,同时天岳与博世签长约,这些合作说明国际大厂对国产碳化硅衬底和外延的认可,也说明国产材料的进步还是比较明显的。

其次,我认为国产碳化硅产业链(从上游材料端到器件端)为提高碳化硅性价比的做了很多工作,与此同时,国内各个厂家也在积极扩产,这几年碳化硅衬底、外延产能也提高地很快,所以整个市场会快速进入到价格甜蜜点,能够跟硅基功率器件形成良性竞争关系。

第三,最近3-5个月的需求反馈来看,我认为整个市场还是比较健康的,在快速的往前发展。

同光股份副总经理王巍

潘尧波:国产碳化硅材料的进展方面,我认为可以总结为两句话。

第一是国产衬底,特别是头部企业的衬底质量是相当不错的,可以和进口衬底相媲美。

第二是国产外延材料性能,无论从流片、良率,还是从器件的可靠性来讲,都能够与国际水平相媲美,外延材料是完全可以实现国产替代的。

中电化合物既做SiC衬底又做外延,去年5月,采用我们产品的1200V、20毫欧/14毫欧车规主驱SiC MOSFET已通过了下游客户验证。

马康夫:国内企业率先在半绝缘衬底方面取得了非常快的进展。而在导电型衬底方面,2021-2022年国内各个衬底厂商的外部的应用需求迅速增长,同时在各项指标上已经得到了下游端客户的验证。

其实国内衬底已经被应用在主驱SiC MOSFET上,而且英飞凌与天岳、天科签单,天岳与博世签约,说明我们国内的衬底被国际大厂认可,未来我们在国际市场的份额也会越来越大。

仇旻:碳化硅材料除了汽车等功率器件的相关应用,在光电领域其实也有很多市场机遇。

理论上说,碳化硅能替代玻璃等透明材料,其散热、导电等性能远超一般材料。如果能够把碳化硅衬底成本降低一到两个数量级,他们在光电领域也会有极大的应用可能性。

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碳化硅降本关键:

更厚、一致性、切磨抛、耗材国产化

问:碳化硅材料如何降成本也是大家非常关注的事,那么有哪些好的降本路径?

王巍:碳化硅材料其实在国内只经历了十几年的发展时间,很多环节都不是特别的成熟,每个环节都有提高空间,如果任何一个环节都能提高一点的话,将使得终端产品成本控制得到明显改善。

其中,国产SiC在加工良率方面还有待提高,目前碳化硅晶体加工是短板,期待切磨抛等设备能够有新的突破。例如,将来8英寸碳化硅单晶如果能用上激光剥离工艺,将能够极大提高成本的控制能力,所以我们都在关注加工设备以及新的工艺方法。

潘尧波:我还想再补充3点:

一是目前国产碳化硅衬底最难的环节是在晶体,长晶质量和国外实际上相差不多,和国外相比差距较大的是晶体厚度,国内大概是20mm左右,但是国外可以做到50mm。

二是加工端良率的损耗较大,亟需导入一些新技术,我们过去已经从从砂浆线切割过渡到到金刚线切割,还一个晶体切割路径就是激光切割,这些都有利于成本的降低。

最后就是要尽快上规模、上量。

中电化合物董事潘尧波

马康夫:除了厚度外,国产单晶与与国际头部的差距表现在产品一致性。降低成本,一方面要解决晶锭与晶锭之间的一致性问题,另一方面,要解决提升单锭厚度的产品稳定性问题。

降低成本还有一个很重要的点——耗材的国产化,例如等静压石墨材料这2年需求比较紧缺,价格涨幅每年都达到8%-10%,价格居高不下,而且供应量也得不到保障。然而,后段外延和器件厂商端要求国内衬底每年进行8%-10%的降本,所以说原材料的国产化的替代步伐和进程还要加快。

仇旻:传统碳化硅晶体的切磨抛技术确实还需要很大的提高,我们新推出的激光剥离设备主要是为了解决“切”这一部分的难题。

实际上,激光技术除了在“切”上面提供帮助,还可能对“磨抛”环节带来有一定的创新影响,我们已经在公司内部研发如何用激光来进行表面的抛光,有望进一步提高“磨抛”的生产效率和成本效益。

8英寸SiC超预期发展

2025年将规模起量

问:开发8英寸及更大直径的SiC衬底也是非常重要的降本路径,那么,8寸SiC大概什么时候会上量?

烁科晶体总经理助理马康夫

王巍:国际大厂们对8英寸SiC持着比较激进的态度,近2年国内衬底厂商在8英寸上也不遗余力地加快速度,而且国内不少厂家也已经将产品拿给国际器件大厂做验证,所以我认为今年是8英寸产品的验证年,2024年会进入小批量生产,2025年国际大厂可能会实现量的释放。而国内8英寸产品上量可能到2027年,但也可能提前。

潘尧波:8英寸SiC的进展是超预期的,起量的节点大概在2025年。

另外补充一点,我们做过8寸和6寸的分析,仅从外延角度,导入8寸后成本增幅是很小。

马康夫:从我们市场端了解到的信息,国外企业的8寸推动力还是比较强大的,因为国外比较多8寸硅线转向12寸,因此出现了一部分产线闲置,因此可以稍加升级用作8寸SiC线。

我们从市场了解到信息,在2023年已经有厂商开始在小批量导入验证8寸衬底验证,2024年会起一些量,根据报告2024年8寸衬底的全球产量占比会达到10%左右,但是真正规模起量应该是在2025年。

国内衬底或达100万片

主流SiC厂商翻番扩产

问:目前,衬底是碳化硅供应链中的瓶颈之一,很多人都想知道国产衬底企业都有怎样的产能规划?

西湖大学国强讲席教授、副校长仇旻

王巍:同光股份这两年在快速扩产,按照每年翻一番的节奏在走,明年我们内部产能规划达到30万片,2025年做到50-60万片。

从我们这边了解的数据来看,今年国内碳化硅衬底(折算成6英寸)肯定会过100万片,注意这100万不是生产数量,而是有效销量,预计到2025年国内的产能可能会提得更高。

潘尧波:中电化合物也在加速扩产,今年我们会比原定计划超出大概50%,之后每年也差不多翻倍增长。

马康夫:烁科晶体的扩产计划会根据市场需求情况做相应的调整,目前规划在2024年要做到30万片,计划在2025年达到60万片,希望在2026年达到150万片。

仇旻:我们的激光剥离设备也已经做好了准备,现在处于产业验证的阶段,最近我们完成了第一轮融资,目前已经具备一定的产能。8寸SiC最大的需求示范点会在2024-2025年,因此我们完全可以在产能和技术上做得更好,希望能够与SiC厂商一起共同发展。

本次论坛的成功举办,得到了碳化硅行业专家和大咖们的鼎力支持,也汇集业内顶尖的思维和声音,为产业的健康发展提供了参考方向,未来,期待行家说论坛能更好地为行业发声、为行业聚力。

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