碳化硅厂 碳化硅（SiC）设备和工艺情况跟踪

投资不易，同志仍需努力！

碳化硅3个常识点 ：

1、碳化硅领域在车载功率器件、光伏逆变器领域快速起量，赛道成长速度快 ！

2、碳化硅目前供需情况是一片难求，核心点是上游长晶环节衬底生产慢导致 ！

3、衬底在碳化硅价值占比是50%左右量，所以天岳、露笑等标的市场关注火爆！

接下来，继续跟踪分享碳化硅各个环节的内容 ！

一、核心点内容

1、质量水平

碳化硅衬底质量取决于碳化硅粉末&单晶炉&工艺水平三个因素。

其中，碳化硅粉末，国内能够自主生产。

单晶炉，自主搭建费用不超过100 万元，国内所有碳化硅衬底企业的单晶炉都是自主搭建或者购买国产，从而降低投资压力。

根据国内的工艺水平，每炉一年能出1500 片衬底片（已考虑切磨抛损耗），工艺技术∶专家少和工艺积累不足是国内的最大瓶颈。尤其是切磨抛工艺，国内的良率仅有 50%。

2、热场价值量大、客户黏性足且行业格局未定型。

热场分为保温材料和坩埚两个部分，其中保温材料使用寿命 3-4个月，每个3-4万元，坩埚用寿命1-2月，每个坩埚需要 8000-10000元。整套热场是生产单晶非常关键的一部分，细微的差别会导致单晶的差异，目前公司不敢随便进行国产替换。

3、车硅级别碳化硅是系统替换硅基器件，替换后能够提高整车的性能和性价比。

碳化硅在新能源汽车上的使用分为前驱和后驱。如果都使用碳化硅器件，一片 6 寸片子可以供应两台车;如果只是前驱或者后驱一片6寸片子可以供应4辆车。

碳化硅价值虽然贵于硅基，但是碳化硅器件能够节约电池包负载，提高续航里程。目前国内的碳化硅生产商是价格的跟随者，以提高市占率为目的定价。

4、切磨抛环节的投资量不是线性增加的。

按照1500 片/月产能（50台炉子）计算，切磨抛设备投资需要 5000万元人民币。按照3000片/月产能，切磨抛设备投资需要 6500 万元。受限于前端环节长晶产能释放慢，切磨抛环节国内工艺研究慢。

像天科合达这样已经起量的公司切磨抛产能估计在 10000 片，没有前端的情况下增加切磨抛的研发投入不现实。

5、外延环节主要取决于设备，国内与国际的工艺不存在太多差异。

目前全市场的外延炉主要来自三家海外公司∶龙一 Nu­f­l­a­re，龙二LPE，龙三爱思强。外延未来的发展需要捆绑器件的设计同步进行。

6、外延炉的产能非常紧缺

Nu­f­l­a­re每年产能仅12台，LPE 每年产能30台+，外延设备的产能可能成为碳化硅产业的产能瓶颈。Nu­f­l­a­re 在中国出售已经排至 2023下半年，每台设计产能为 1800 片/月。

看到Nu­f­l­a­re 扩产结果至少需要 2-3年。国外产能的有限给了国内企业机会∶晶盛机电、北方华创、中电 48所等4家公司生产出外延炉。

7、产业整合和收购是半导体行业的发展趋势。

半导体最好的方法就是将每个环节掌握在自己手上，因为每个环节都涉及到商业机密;分开生产一是成本高，二是机密流失的风险大。器件大公司加上外延炉整合产业链;具备长晶能力的企业加上外延炉生产能力直接卖外延炉的现象已经出现了（例如晶盛机电），产业整合和收购是发展趋势。

二、衬底环节

1、碳化硅粉末&单晶炉国内能够生产，热场依靠进口碳化硅产业链包括衬底-外延-器件三环节。

其中衬底质量取决于三个因素∶粉末、单晶炉和生产技术人员。

粉末、单晶炉我国能够自主生产，通过近几年的摸索国内已经实现了生产。

碳化硅历史短，国内处于转化阶段，国产单晶片距离国际还有很大差距。碳化硅粉末∶目前虽然能完全生产，但是是否达到最高的6个 9的纯度存疑。

相比于硅基单晶炉，碳化硅单晶炉设备较为简单 ！

单晶炉∶自主搭建费用不超过 100 万元，其中的全套热场和内坩埚需要进口。如果完全进口一台炉子需要150+万元，国内所有碳化硅衬底企业的单晶炉都是自主搭建或者购买国产，从而降低投资压力。

2、车硅级别碳化硅是系统替换硅基器件，替换后能够提高整车的性能和性价比电动汽车终端已经起来，碳化硅在新能源汽车上的使用分为前驱和后驱。

如果都使用碳化硅器件，一片6寸片子可以供应两台车;如果只是前驱或者后驱，可以供应 4辆车。

碳化硅需要匹配市场+产能跟上，终端市场已经打开。碳化硅器件不是和硅器件一对一替换，使用碳化硅需要更换整个系统。碳化硅价值虽然贵于硅基，但是碳化硅器件能够节约电池包负载，提高续航里程。从系统角度碳化硅能够提高车的性能和性价比。

3、国产衬底在长晶和切磨抛上与全球龙头的衬底还存在较大差距。

有三分之一以上的降本空间衬底环节是最容易降本的环节，有目前水平下降三分之一以上的空间。衬底目前直接销售往器件厂，根据销量阶梯定价。

Cr­ee 的6寸衬底价格国际公允价格在 900-1000美金。

国内一台炉子长晶需要1个星期，一年能出大约 50锭，国内水平1锭出 30片（经过切磨抛损失 50%之后的量），所以国内一个炉子一年能出1500片衬底片。国内厚度在 2-3cm 之间。Cr­ee一个晶锭能出60-70片，厚度在 4-5cm，Cr­ee 领先国内主要系切磨抛工艺要远远好于国内。

4、中国衬底厂商的优势在于市场

Cr­ee 是目前的对标对象，而不是竞争对手国内与国际市场至少差 30%以上，国内市场上只有天科合达一家销售导电型的碳化硅衬底，山东天岳需要上市之后建工厂（在上海的临港），至少需要2-3年。

天科合达的优势在于市场优势，中国的终端需求非常巨大。Cr­ee 是目前的对标对象，追赶差距仍比较大。

5、国产长晶炉假以时日能够追赶上国际水平

化硅目前的问题是人才短缺炉子随着时间不断变化会赶上国外领先水平，目前国内发展的主要矛盾是人才短缺。

碳化硅的人才全球短缺，因为需要实际生产的经验才能摸索出有效的知识，而且需要众多技术专家构成的技术团队才能实现设备生产运行。

贸易战成为了国产衬底企业的一个成长契机。在技术卡脖子之后碳化硅厂，国内衬底公司开始发奋图强，国产化趋势非常明显，国内市场规模也成为了一个催化因素。

市场上碳化硅目前不是赚钱的问题，而是市占率的问题。天科合达提高市占率，定价要比 Cr­ee 便宜 20%才能打开销路，在定价策略上是跟随者策略。

6、热场这个细分赛道是一门好生意

价值量大、客户黏性足且行业格局未定型热场分为保温材料和坩埚两个部分，其中保温材料使用寿命 3-4个月，每个3-4万元，坩埚用寿命1-2月，每个坩埚需要 8000-10000元。

一年热场和炉子的投资差距不大，加上热场是耗材，热场的投资额非常巨大。西格里和东洋碳素已经完全退出了光伏热场的竞争，转向了碳化硅市场。

7、碳化硅生产的主流技术路线是气相（就是 PVT法），从光伏液相转向碳化硅气相很难液相法成功长出碳化硅衬底的主要以丰田汽车旗下公司为主，包括电装（De­n­so）等。

据说质量可行，但是目前尺寸尚未达到4英寸。主流路线仍然是气相法。液相法做光伏的很难转向气相碳化硅碳化硅厂，因为硅和碳化硅材料差距巨大. 碳化硅本身不存在液态，日本研发了7-8年才做到4寸的产品。

二、衬底环节

切磨抛工序

1、切磨抛工艺掌握不足导致国产衬底的良率只有 50%

Cr­ee 衬底的良率目前只有60%，国产良率尚未公布。良率低不仅是因为单晶炉工艺复杂，更是衬底还涉及切磨抛工序。切磨抛环节的良率很低，目前国内厂商仅能达到50%。

良率低主要由于∶

（1）晶锭拉出后，如果质量不好在切的环节会直接破碎。

（2）研磨环节国产的消耗率高于Cr­ee。

（3）CMP环节对工艺要求最高，国内很多企业做不好。

（4）碳化硅材料本身硬度大、应力大，切磨非常细致，且耗时长。

切磨抛设备涉及到的公司中三分之二都是日本老牌公司，也有一部分是欧洲公司。切磨抛的难点目前不在于设备，，而是技术工艺。技术工艺需要时间积累，不仅仅是原理认识。

2、受限于产能，切磨抛环节国内工艺研究慢;且切磨抛环节的投资量不是线性增加的切磨抛国内产能少，像天科合达这样已经起量的公司切磨抛产能估计在10000 片。

切磨抛需要根据产能来投入研发，国内实际器件处于研发阶段，还没有进入量产阶段，现阶段投入巨大精力研究切磨抛环节不现实。

切磨抛环节的产能有富余，单晶炉量起来后切磨抛环节的投资量不是线性增加的。

如果不包括检测设备，按照1500 片/月产能计算，切磨抛设备投资需要 5000 万元人民币。按照 3000 片/月产能，切磨抛设备投资需要 6500 万元。

三、外延环节

1、外延环节主要取决于设备，国内与国际工艺不存在太多差异国产的外延片与国外工艺没有差距，外延炉的设备已经能够满足器件要求，根据器件要求再进行微调，生产出来的产品没有任何问题。

外延主要取决于设备。目前全市场的外延炉来自三家海外公司∶龙一 Nu­f­l­a­re，龙二 LPE，龙三 爱思强。

外延未来的发展与硅片相似，水平主要对应在设计。外延要反应好，需要捆绑器件共同推进。

2、Nu­f­l­a­re 一家能够产出满足量产需求的全自动碳化硅 MO­C­VD 设备真正对应量产全自动生产的 MO­C­VD 设备的只有Nu­f­l­a­re 一家能够产出。

Nu­f­l­a­re 在 5-6年之前推出 MO­C­VD 设备，设计产能达到 1800 片，

月，全自动化，价格需要 3000+万元。虽然当时没有讯速获得市场欢迎，但是随着量产的需求出现，Nu­f­l­a­re 领先优势完全体现了出来∶产能大、自动化且打扫方便。

Nu­f­l­a­re 设备采用的是垂直气流，不会带来积尘物掉落。

3、外延炉的产能非常紧缺，Nu­f­l­a­re 每年产能仅12台，可能成为碳化硅产业的产能瓶颈MO­C­VD 的销售非常紧俏。

Nu­f­l­a­re在中国的订单已经排至 2023下半年，Nu­f­l­a­re 产能每年约 12台，目前也在想办法扩产，但是看到扩产结果至少需要 2-3年。因为扩产需要零件供应商同步扩产，而零件供应商同样面临产能有限的问题。

LPE 将硅外延全部转至碳化硅，目前年产能大约 30+台，每天产能约300 台。瀚天天成、东莞天域都与 LPE 签了合同，但是外延炉的产能距离公司设计的产能目标还差得太远。

公司目前购买 LPE 的设备同样面临两难。现在购买的LPE 设备在 3-5年后一定会被淘汰，且设备需要人工手动上片，人工成本高目难招募维护成本极高。

4、外延炉国内公司进展

国内有晶盛机电、北方华创、中电 48 所等 4家公司生产出外延炉。晶盛机电的 MO­C­VD 外延炉已经形成了国内客户的销售。这四家的外延炉都是仿造的 LPE 的水平气流外延炉。

中微公司做出了LED 使用的 MO­C­VD，国内半导体公司有可能转向碳化硅。中微目前还没有做出碳化硅的外延炉，在进行攻克技术，已经定增了碳化硅的 MO­C­VD 的项目。

一台样机的验证成本很高，设备出来需要一段时间的验证∶要看产品能不能稳定、设备是否稳定和零配件能否稳定被使用。进口的核心零配件是否会受到国外"卡脖子"也需要考虑。

5、外延炉国外公司进展

LPE新订单至少排18个月以上。LPE 交付先保证大客户，2/3给大客户（瀚天天成和东莞天域），LPE 产能一个月产能3-4台。

爱思强全自动外延炉的技术还没有完全体现出来（de­mo 机在瀚天天成做测试但是遇到机械臂装不上的问题），且公司重心放在了氮化镓外延上。爱思强设备+机械臂需要 3000多万元，按照爱思强的工艺设计，8 片同时上、下必须使用机械臂;机械臂将托盘和载板送入反应炉和热场。

碳化硅对浓度和均匀度的要求非常高需要片内、片间和炉间差距越小越好，现阶段进行工艺上控制过于困难。

6、产业整合和收购是第三代半导体行业的发展趋势

半导体最好的方法就是将每个环节掌握在自己手上，因为每个环节都涉及到商业机密;分开生产一是成本高，二是机密流失的风险大。器件大公司加上外延炉整合产业链;衬底片的生产企业加上外延炉直接卖外延炉的现象已经出现了，产业整合和收购是发展趋势。

碳化硅的热潮很高，目前不是资金少的问题，而是技术能否攻克的问题。研发、技术和客户结构三者缺一不可，扎实做产品有研究、有背景、有投资的公司能够在市场中生存下去。市场前几年大公司没有起来，成立了许多单个项目型公司;随着大公司的动作，外延片和器件的捆绑大量出现，最终项目公司就会被收购打包成为一家半导体大公司。

7、国内外延生产公司

国内外延国内最著名的厂商是天域和瀚天天成，从产业链布局上来说三安是有优势的。

烁科（生产单晶），普兴（碳化硅外延），国盛（氮化镓外延）都是中电科旗下企业，凤凰光学收购了普兴和国盛电子，各有分工。半绝缘片领域军方的市场已经饱和，同光、烁科和天岳是军方高纯半绝缘的供应商。

这几家公司再生产一部分用于 5G和通信就完全足够，且器件的要求不高。公司开始将精力用于拓展导电晶片，已经推出了质量不错的样片，量产的样片预计在 2022年3-4月推出。三安光电垂直产业链的思路非常正确，从设备上来看是国内公司中最强的。三安收购了北电，但是目前还没有向市场拿出单晶样片。

三安的外延产能非常强，有 4台Nu­l­f­a­re 设备;如果产能起来的话可以碾压中国所有的外延公司，最大的问题是没有外延工程师，现在炉子空关。所以器件上只好暂时购买外延片。

三安光电最大的问题是缺技术团队和人才，碳化硅发展历史短，挖 1-2个人没用。3-5 年三安能够成长为一家非常有竞争力的公司，公司有背景、资金和支撑，而时间可以磨出人才和产品。

尾声：

碳化硅赛道目前在国内一级、二级市场干的是热火朝天，但对于国际巨头来看，依然是追赶者角色，在这一过程中，确实有很多原先不起眼的黑马能够跑出 。

但需要多多保持对这个赛道、标的、进展的密切跟踪，比如产能爬坡情况如何、良率提高如何、工艺改善等等问题 ！

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