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【半导体·周报】碳化硅蓄势待发,国内产业链持续突破

市场资讯 2021.12.12 12:24

观点

本周行情概览:

本周申万半导体行业指数下跌3.56%,同期创业板指数下跌0.34%,上证综指上涨1.63%,深证综指上涨1.47%,中小板指上涨2.82%,万得全A上涨1.16%。半导体行业指数显著跑输主要指数。半导体细分板块整体有所下跌。半导体细分板块中,半导体材料板块本周下跌2.6%,分立器件板块本周下跌2.7%,半导体设备板块本周下跌1.4%,半导体制造板块本周上涨0.3%,IC设计板块本周下跌2.6%,封测板块本周下跌3.4%,其他版块本周上涨2.5%。

碳化硅具备高频/高压/高温等材料优势

SiC物理特性相较于Si在工作频率、抗高温和抗高压具备较强的优势。就器件类型而言,SiC MOSFET与Si MOSFET相似。但是,SiC是一种宽带隙(WBG)材料,其特性允许这些器件在与IGBT相同的高功率水平下运行,同时仍然能够以高频率进行开关。这些特性可转化为系统优势,包括更高的功率密度、更高的效率和更低的热耗散。然而,SiC在制造和应用方面又面临很高的技术要求,因此SiC器件价格较高,具体实现全面商业化仍需一定的时间。

国内已开始建立碳化硅产业链,随着技术发展有望实现正向循环

根据yole,Cree、英飞凌、罗姆、ST等欧美厂商占据了全球主要的SiC市场份额。并且,2020年全球半绝缘型SiC衬底市场中,Cree与II-IV合计市占率达到63%。在SiC器件产业链中,衬底是最重要的制造环节,在SiC器件中的成本占比达到47%。从产品布局来看,国内已有不少企业开始布局SiC市场,部分本土企业已开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底,同时也有本土企业开始建造SiC器件生产线。

建议关注:

1)  半导体设计:圣邦股份/思瑞浦/澜起科技/晶晨股份/瑞芯微/中颖电子/斯达半导/宏微科技/新洁能/全志科技/恒玄科技/富瀚微/兆易创新/韦尔股份/卓胜微/晶丰明源/芯朋微/紫光国微/上海复旦

2)  IDM:  闻泰科技/三安光电/时代电气/士兰微;

3)  晶圆代工:中芯国际/华虹半导体;

4)  半导体设备材料:北方华创/雅克科技/上海新阳/中微公司/精测电子/华峰测控/长川科技/有研新材/江化微;

风险提示:疫情继续恶化;贸易战影响;需求不及预期

SiC MOSFET具备一定优势,但成本较高,距离商业化仍需时间。就器件类型而言,SiC MOSFET与Si MOSFET相似。但是,SiC是一种宽带隙(WBG)材料,其特性允许这些器件在与IGBT相同的高功率水平下运行,同时仍然能够以高频率进行开关。这些特性可转化为系统优势,包括更高的功率密度、更高的效率和更低的热耗散。然而,受制于制造成本和产品良率影响,SiC产品价格较高。由于Si越是高耐压的组件、每单位面积的导通电阻变高(以耐压的约2~2.5倍增加),因此600V以上的电压则主要使用IGBT。但是IGBT是藉由注入少数载子之正孔于漂移层内,比MOSFET可降低导通电阻,另一方面由于少数载子的累积,断开时产生尾电流、造成开关的损耗。SiC由于漂移层的电阻比Si组件低,不须使用传导度调变,可用高速组件构造之MOSFET以兼顾高耐压与低电阻,可实现开关损耗的大幅削减与冷却器的小型化。SiC在制造和应用方面又面临很高的技术要求,因此SiC Mosfet价格较Si IGBT高,具体实现全面商业化仍需一定的时间。

1.2. 国内已开始建立碳化硅产业链,随着技术发展有望实现正向循环

SiC器件产业链中,衬底与外延是最重要的制造环节。SiC产业链分为SiC衬底、外延片、器件、模组等环节。根据SiC器件的制造流程顺序来看,在SiC器件的制造成本中,SiC衬底成本占比约50%,SiC外延的成本占比约为25%。因此,在SiC器件中,衬底与外延是SiC器件最重要的组成部分。

海外厂商在SiC器件与衬底市场均占据主要份额。目前,全球SiC市场主要由海外企业占据。根据yole,Cree、英飞凌、罗姆、ST等欧美厂商占据了全球主要的SiC市场份额。并且,2020年全球半绝缘型SiC衬底市场中,Cree与II-IV合计市占率达到68%。目前,多家海外企业正持续加大在SiC领域的投入。例如,罗姆投资500亿日元,目标在2025年之前将SiC功率半导体产能提高至现行的5倍以上;东芝计划在2023年将旗下姬路半导体工厂的SiC功率半导体产量扩增至2020年度的3倍,并计划在2025年进一步扩增至10倍;Cree与ST签署长期SiC晶圆供应协议,并计划令其位于纽约州马西镇的SiC晶圆厂于2022年初投产。

半导体各细分板块整体有所下跌。半导体细分板块中,半导体材料板块本周下跌2.6%,分立器件板块本周下跌2.7%,半导体设备板块本周下跌1.4%,半导体制造板块本周上涨0.3%,IC设计板块本周下跌2.6%,封测板块本周下跌3.4%,其他版块本周上涨2.5%。

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