集微咨詢（JW insights）認為：

- 國內碳化硅產業化帶有“學研”基因極為突出，“產學研用”已成國內碳化硅襯底領域的重要特色；

- 國內SiC商業化襯底以4英寸為主，逐步向6英寸過渡，與國際主流相比，我國大尺寸SiC單晶襯底制備技術仍不成熟，單晶襯底尺寸仍然偏小；

- 國內SiC單晶材料領域在以下方面存在一定風險：一是SiC單晶企業無法為國內已經/即將投產的6英寸芯片工藝線提供高質量的6英寸單晶襯底材料。

以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體材料是繼硅材料之后最有前景的半導體材料之一，與硅材料相比，以碳化硅晶片為襯底制造的半導體器件具備高功率、耐高壓、耐高溫、高頻、低能耗、抗輻射能力強等優點，可廣泛應用于新能源汽車、5G 通訊、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天等現代工業領域。

全球SiC發展歷程

Si和SiC作為半導體材料幾乎同時被提出，但由于SiC生長技術的復雜和缺陷、多型現象的存在，其發展曾一度被擱淺。

SiC的發展歷經了多個重要階段：

碳化硅晶體的合成技術至今已經有近200年的歷史。氣相法成為制備碳化硅單晶的重要技術，主要經歷了Acheson法、Lely法和PVT法等的發展階段。1955年，Lely首先在試驗室用升華法制備出了具有足夠尺寸的SiC單晶；1978年，前蘇聯科學家Tairov和Tsvetko在Lely法的基礎上進行了改進，提出采用籽晶來控制晶體生長的構型，稱為PVT法或改良Lely 法。目前，PVT法是生長大直徑、高質量碳化硅單晶最常用的方法。

自1994年后，隨著半導體照明及2英寸SiC單晶襯底的突破性進展，全球SiC研究熱潮掀起。世界各國對SiC的研究非常重視，美國、歐洲、日本等從國家層面上制定了相應的研究規劃。

對于第三代半導體而言，SiC作為核心襯底材料，其供應穩定性十分重要，無論是SiC功率器件還是高性能的SiC基GaN器件，都離不開SiC襯底。

目前，在碳化硅晶片領域，國際上出現了美國Wolfspeed公司（此前用名：Cree，以下用Wolfspeed）、美國II-VI公司和德國SiCrystal（2009年被羅姆收購）公司等代表性龍頭企業。

上世紀90年代初，美國Wolfspeed公司已成功推出碳化硅晶片產品，Wolfspeed于上世紀90年代末成功研制出4英寸碳化硅晶片，并于2001年成功研制首個商用碳化硅SBD產品。2015年，Wolfspeed、II-Ⅵ公司推出了8英寸SiC單晶襯底材料樣品。

國內SiC襯底技術“基因”

我國在SiC單晶的制造方面起步較晚。現階段，國產SiC襯底技術和產業均有了長足進步，但從國際市場看，占有率仍較低。

國內高校和科研單位對SiC單晶的研究始發于2000年前后，包括上海硅酸鹽所、中科院物理所、山東大學、中電集團46所、西安理工大學、西安電子科技大學等。

集微咨詢（JW insights）調研發現，國內碳化硅產業化帶有“學研”基因極為突出，“產學研用”已成國內碳化硅襯底領域的重要特色。

集微咨詢（JW insights）了解到，目前國際上SiC襯底的制造早已從4英寸換代到6英寸，部分企業8英寸產線即將開始量產。而國內SiC襯底產業化方面，以4英寸為主，已經開發出6英寸導電型SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底。與硅晶圓類似，大尺寸的晶圓也是碳化硅襯底的發展方向。

此外，國內SiC 襯底生產工藝水平有待進一步提升，產品在直徑、缺陷密度、穩定性等參數上與國際主流商用企業Wolfspeed等的同類產品還有一定差距。

集微咨詢（JW insights）認為：對于國內的產業發展而言，除了追求更大尺寸的襯底之外，襯底產品其他性能參數的提升也需要更多的基礎研究的支持。例如，為了發揮材料性能優勢，SiC?功率器件必然將逐步走向更高電壓和更高功率的應用，這就對SiC?功率器件在高壓水平下的可靠性提出了更高的要求，意味著需要不斷降低襯底及外延中的缺陷密度來提升可靠性，尤其是位錯密度水平。這些缺陷密度的解決都需要系統且長期地深入學術、工藝等方面進行研究，單獨依靠企業很難完成。在此背景下，產學研合作成為技術落地的重要路線。

國立研究機構的特點是基礎研究力量雄厚，承擔高風險研發的能力強，可以從更深層次去研究這些缺陷形成的機理和解決途徑，并能及時將研究成果應用于產業。因此，在SiC全鏈條科技創新中，國立研究機構仍需繼續發揮重要的作用。

目前，國內能批量生產SiC襯底的企業包括天科合達、山東天岳、爍科晶體、同光晶體、中科鋼研、南砂晶圓、福建北電新材料、世紀金光、中電化合物、江蘇超芯星等公司。

集微咨詢（JW insights）認為，資金曾經是我國第三代半導體產業化過程遇到的最大問題之一。而近幾年，國內第三代半導體產業投資熱度居高不下，大量資金推動項目新建、擴產，行業外企業也積極通過并購進入第三代半導體領域，這將有利加速產業的發展及追趕。

但在我國第三代半產業追趕過程中，仍然存在一定風險。集微咨詢（JW insights）統計顯示，近5年布局的碳化硅襯底、外延、器件項目中，6英寸占比為超70%。但目前國內大部分SiC襯底企業仍然無法滿足國內已經/即將投產的6英寸芯片工藝線對襯底產品的需求，尤其是高質量6英寸單晶襯底材料仍然需要依賴國外企業。

半導體產業是當前美國對華技術封鎖的重點領域，已經成為中國“短板”中的重災區。而2018年，美國明確把碳化硅、氮化鎵等材料列入301管制技術清單，美國商務部將第三代半導體材料和芯片企業列入制裁名單。2020年2月，美國及日本等 42 個加入《瓦森納協定》的國家，決定擴大出口管制范圍，新追加了可轉為軍用的半導體基板制造技術等，防止技術外流到中國等地。

集微咨詢（JW insights）認為，“十四五”是中國第三代半導體產業發展的關鍵窗口期，建立長期戰略優勢至關重要。目前全球第三代半導體正處于產業爆發前的“搶跑”階段。我國在市場和應用領域有戰略優勢，正在形成完善的產業鏈條，在資本、政策的紅利加持下，第三代半導體產業將從中受益。（薩米）

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