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  碳化硅(SiC)是第三代化合物半導體材料。半導體產(chǎn)業(yè)的基石是芯片，制作芯片的核心材料按照歷史進程分為：第一代半導體材料(大部分為目前廣泛使用的高純度硅)，第二代化合物半導體材料(砷化鎵、磷化銦)，第三代化合物半導體材料(碳化硅、氮化鎵) 。碳化硅因其優(yōu)越的物理性能：高禁帶寬度(對應高擊穿電場和高功率密度)、高電導率、高熱導率，將是未來最被廣泛使用的制作半導體芯片的基礎材料。

  行業(yè)競爭情況從產(chǎn)業(yè)格局看，目前全球SiC產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國、歐洲、日本三足鼎立態(tài)勢。其中美國全球獨大，占有全球SiC產(chǎn)量的70%~80%，碳化硅晶圓市場CREE一家市占率高達6成之多;歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應用產(chǎn)業(yè)鏈，在全球電力電子市場擁有強大的話語權;日本是設備和模塊開發(fā)方面的絕對領先者。

  全球碳化硅生產(chǎn)廠家競爭格局

  高技術門檻導致第三代半導體材料市場以日美歐寡頭壟占，國內(nèi)碳化硅生產(chǎn)廠家在SiC襯底方面以4英寸為主。目前，國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出了6英寸導電性SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底，山東天岳公司、北京天科合達公司和河北同光晶體公司分別與山東大學、中科院物理所和中科院半導體所進行技術合作與轉化，在SiC單晶襯底技術上形成自主技術體系。國內(nèi)目前已實現(xiàn)4英寸襯底的量產(chǎn);同時山東天岳、天科合達、河北同光、中科節(jié)能均已完成6英寸襯底的研發(fā);中電科裝備已成功研制出6英寸半絕緣襯底。

  圖：海外碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈

  國內(nèi)碳化硅襯底競爭對比

  我國碳化硅襯底項目已近30家碳化硅是目前發(fā)展最成熟的第三代半導體材料，擁有禁帶寬度大、器件極限工作溫度高、臨界擊穿電場強度大、熱導率高等顯著性能優(yōu)勢，在電動汽車、電源、軍工、航天等領域具有廣闊的市場前景。近年來，隨著5G基站的建設以及特斯拉MODEL 3和比亞迪漢的熱賣，碳化硅襯底市場風起云涌。據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會半導體材料分會統(tǒng)計我國從事碳化硅襯底研制的企業(yè)已經(jīng)有30家(不包括中國電科46所、硅酸鹽所、浙江大學和天津理工大學等純研究機構)，近年來這些單位的規(guī)劃總投資已經(jīng)超過300億元，規(guī)劃總產(chǎn)能已經(jīng)超過180萬片/年。

  國碳化硅襯底龍頭企業(yè)進展盤點

  中國電子材料行業(yè)協(xié)會半導體材料分會整理了國內(nèi)主要的幾家碳化硅襯底研制單位的信息，如下所示：

  中電科半導體材料公司

  中電科半導體材料有限公司于2019年03月28日成立，中電科半導體材料有限公司(以下簡稱材料公司)，于2019年3月28日在天津注冊成立，由集團公司主導，由電科2所控股的山西爍科新材料有限公司、電科13所控股的河北普興電子科技股份有限公司、電科46所控股的中電晶華(天津)半導體材料有限公司以及電科55所控股的南京國盛電子有限公司構成，同時托管電科46所。

中電科半導體材料公司旗下的山西爍科晶體有限公司的保障部經(jīng)理周立平介紹：“碳化硅產(chǎn)業(yè)基地一期的300臺單晶生產(chǎn)設備，具備年產(chǎn)7.5萬片碳化硅單晶襯底的產(chǎn)能，年收入在3億元以上。項目建成后，將具備年產(chǎn)10萬片4-6英寸N型碳化硅單晶晶片、5萬片4-6英寸高純半絕緣型碳化硅單晶晶片的生產(chǎn)能力，年產(chǎn)值可達10億元?！?/span>

  天科合達

北京天科合達半導體股份有限公司于2006年9月由新疆天富集團、中國科學院物理研究所共同設立，是一家專業(yè)從事第三代半導體碳化硅(SiC)晶片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術企業(yè)?？偛抗驹O在北京市大興區(qū)生物醫(yī)藥基地，擁有一個研發(fā)中心和一個集晶體生長-晶體加工-晶片加工-清洗檢測的全套碳化硅晶片生產(chǎn)基地;全資子公司—新疆天科合達藍光半導體有限公司位于新疆石河子市，主要進行碳化硅晶體生長。

  山東天岳

山東天岳先進科技股份有限公司成立于2010年11月，是一家國內(nèi)領先的寬禁帶(第三代)半導體襯底材料生產(chǎn)商，主要從事碳化硅襯底的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品可廣泛應用于電力電子、微波電子、光電子等領域。從2019年8月到2020年11月，山東天岳歷經(jīng)了5輪融資。2020年12月，山東天岳公司宣布首次公開發(fā)行股票并上市接受輔導。

  中科鋼研

  中科鋼研是由國務院國資委于2016年批復成立的新型央企控股混合所有制企業(yè)。未來3到5年時間，中科鋼研將與其戰(zhàn)略合作伙伴聯(lián)合創(chuàng)設的國宏中宇科技發(fā)展有限公司(下稱“國宏中宇”)建設成以上海總部基地為核心，擁有國內(nèi)外多個碳化硅晶體材料、碳化硅微粉、碳化硅電子電力芯片生產(chǎn)基地，以碳化硅半導體材料為代表，聚集第三代半導體材料及其應用技術與產(chǎn)品的企業(yè)集團。

中科鋼研與國宏華業(yè)在引進日本升華法(PVT)，高溫化學氣相沉積法(HTCVD)及俄羅斯電阻加熱升華法等國際一流碳化硅長晶工藝技術與裝備的基礎上，通過三年來的技術消化吸收再創(chuàng)新，通過工藝建模、數(shù)值模擬、設備集成、工藝試驗等方面的系統(tǒng)性工作，在碳化硅長晶專用裝備、碳化硅高純度原料合成、碳化硅單晶生長及襯底片加工工藝方面取得了較大進展，形成了具有自主知識產(chǎn)權的以碳化硅單晶生長核心工藝技術為代表的完整工藝技術體系。

  江蘇超芯星

  江蘇超芯星半導體有限公司(Hypersics Semiconductor Co Ltd )是一家2019年新成立的第三代半導體企業(yè)。

  2020年，江蘇超芯星公司簽約南京江北新區(qū)。該公司規(guī)劃三年內(nèi)實現(xiàn)6英寸碳化硅襯底年產(chǎn)3萬片，未來還將在SiC襯底產(chǎn)品的基礎上，將進一步研發(fā)SiC切磨拋工藝，打造國內(nèi)SiC行業(yè)標桿企業(yè)。

另外，據(jù)其官網(wǎng)顯示，該公司也對HTCVD法制備SiC的技術路線十分感興趣。目前，已經(jīng)研制出HTCVD碳化硅(SiC)單晶生長設備。

  露笑科技

  上市公司露笑科技近年來正在大舉進軍SiC襯底產(chǎn)業(yè)。

  2019年8月4日晚間，露笑科技發(fā)布公告稱，全資子公司內(nèi)蒙古露笑藍寶石近日與國宏中宇科技發(fā)展有限公司簽訂了《碳化硅長晶成套設備定制合同》，內(nèi)蒙古露笑藍寶石將為國宏中宇提供80套碳化硅長晶爐成套設備，合同總金額約1.26億元。

  2019年11月26日，露笑科技發(fā)布公告稱，公司與中科鋼研節(jié)能科技有限公司(以下簡稱“中科鋼研”)、國宏中宇科技發(fā)展有限公司(以下簡稱“國宏中宇”)簽署了《中科鋼研節(jié)能科技有限公司與國宏中宇科技發(fā)展有限公司與露笑科技股份有限公司碳化硅項目戰(zhàn)略合作協(xié)議》(以下簡稱“戰(zhàn)略合作協(xié)議”)，協(xié)議期限為兩年，由中科鋼研主導工藝技術與設備研發(fā)工作，國宏中宇主導產(chǎn)業(yè)化項目建設、運營與市場銷售工作，露笑科技主導設備制造、項目投融資等工作并全程深入?yún)⑴c各項工作，通過各方的密切合作將碳化硅項目建設成為世界級的第三代半導體材料領軍企業(yè)，根據(jù)國宏中宇碳化硅產(chǎn)業(yè)化項目的近期發(fā)展規(guī)劃，露笑科技及(或)其控股企業(yè)將為國宏中宇主導的碳化硅產(chǎn)業(yè)化項目定制約200臺碳化硅長晶爐，設備總采購金額約3億元。

該產(chǎn)業(yè)園將落地合肥市長豐縣，包括但不限于碳化硅等第三代半導體的研發(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)，項目投資總規(guī)模預計高達100億元。

  安徽微芯

  安徽微芯長江半導體材料有限公司是上海申和熱磁電子有限公司的子公司。該公司SiC項目落戶銅陵經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，項目投資13.50億人民幣，占地100畝，新建廠房建筑使用面積3.2萬平，包括碳化硅晶體生長車間、晶圓加工車間、研發(fā)中心、動力廠房、輔助用廠房等。

項目以節(jié)能環(huán)保，4&6寸工藝兼容的自動化產(chǎn)線為實施要點，建設工期4年，項目從2020年10月起至2024年10月止，計劃2021年3季度完成廠房建設和設備安裝調(diào)試，2021年12月底完成中試并開始試銷，投產(chǎn)后前3年生產(chǎn)負荷分別為33%、67%、100%。達成后預計年產(chǎn)4英寸碳化硅晶圓片3萬片、6英寸12萬片。

  南砂晶圓

  南砂晶圓公司是一家聚焦第三代半導體碳化硅單晶材料和相關襯底片、外延片的高新技術企業(yè)。該公司由原深圳第三代半導體研究院副院長王垚浩博士牽頭，引入由山東大學徐現(xiàn)剛教授作為帶頭人，開展第三代半導體材料——碳化硅單晶材料的研發(fā)、中試和后續(xù)量產(chǎn)等工作。

2020年7月該公司簽約廣州南沙區(qū)，規(guī)劃投資9億元，達產(chǎn)后年產(chǎn)各類襯底片和外延片共20萬片。

  三安光電

  作為LED領頭羊企業(yè)的三安光電對碳化硅襯底材料的研制高度重視，很早就開始各各方面工作的布局。據(jù)內(nèi)部人士透露，目前三安光電內(nèi)部有多個研發(fā)團隊并行攻關碳化硅襯底制備技術。