國產(chǎn)SiC碳化硅襯底的突圍之戰(zhàn)

    2024年2月27日，由重投天科建設運營的第三代半導體材料產(chǎn)業(yè)園在寶安區(qū)正式啟用，此舉標志著深圳乃至廣東省第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展邁入了新的階段。

    重投天科SiC基地啟用：

    發(fā)力在襯底和外延核心環(huán)節(jié)

    深圳市第三代半導體材料產(chǎn)業(yè)園是廣東省和深圳市重點項目、深圳全球招商大會重點簽約項目。項目總投資32.7億元，重點布局6英寸SiC單晶襯底和外延生產(chǎn)線，占地面積73650.81平方米，建筑面積179080.45平方米，建有研發(fā)辦公樓、綜合樓、襯底和外延生產(chǎn)廠房等建構(gòu)筑物和道路、管線、綠化等室外工程。

    項目于2021年11月開工建設；2023年6月襯底產(chǎn)線正式進入試運行階段，并于12月滿產(chǎn)，超額完成年內(nèi)生產(chǎn)任務。今年2月27日正式揭牌啟用。

    深圳市重投天科半導體有限公司第三代半導體材料產(chǎn)業(yè)園

    襯底和外延是SiC產(chǎn)業(yè)鏈中的核心，兩者占成本比例高達70%，其中襯底更是占總成本接近50%。SiC襯底是產(chǎn)業(yè)鏈最關(guān)鍵也是最缺乏的一環(huán)，直接制約SiC應用放量，全球都面臨著“缺襯底”的難題。這也是為何SiC器件廠商都與襯底廠商簽訂長約，來確保供應。當前，全球約80%的SiC襯底產(chǎn)自美國，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、Rohm是全球排在前三位的襯底廠商。

    我國目前SiC襯底材料發(fā)展尚處于起步階段，產(chǎn)能不足、技術(shù)落后等問題制約了SiC器件的發(fā)展。據(jù)方正證券測算，預計2026年全球SiC襯底有效產(chǎn)能為330萬片，距同年629萬片的襯底需求量仍有較大差距。

    該SiC生產(chǎn)基地的建設運營者是深圳市重投天科半導體有限公司（以下簡稱“重投天科”），這家于2020年12月15日成立的企業(yè)。項目得到深圳市國資委和金融資本戰(zhàn)略入股加持，市場接受度高，資本撬動效應顯著。

    值得一提的是，重投天科幕后股東陣容強大。其中不僅有SiC襯底龍頭天科合達，還有下游的電池龍頭寧德時代。這無疑為重投天科提供了強有力的技術(shù)支持和市場拓展能力。據(jù)國際知名市場調(diào)研機構(gòu)Yole報告顯示，天科合達2022年導電型SiC襯底營收占全球總營收的12.8%，較2021年大幅提升。該公司在國內(nèi)市場的占有率約為60%，位居中國首位。是2022年國內(nèi)市占率60%左右，全國第一的襯底企業(yè)。預計2023年天科合達在SiC單晶襯底行業(yè)位于全球排名第二，全國第一。

    以市場需求為牽引，此次重投天科的SiC基地啟用，將有效彌補國內(nèi)6英寸碳化硅單晶襯底和外延產(chǎn)能缺口，逐步擺脫對進口碳化硅材料依賴。據(jù)重投天科介紹，預計今年SiC襯底和外延產(chǎn)能達25萬片。隨著該項目投產(chǎn)、滿產(chǎn)，將有效帶動軌道交通、新能源汽車、分布式新能源、智能電網(wǎng)、高端電源、5G通訊、人工智能等重點領域的升級換代。

    國內(nèi)SiC項目建設，盛況空前

    近年來，隨著新能源汽車、光伏發(fā)電、儲能等下游應用領域的持續(xù)滲透，SiC作為半導體新材料在這些領域發(fā)揮著重要的作用。Yole Intelligence在其2023年發(fā)布的功率SiC市場報告中預測，到2028年，全球功率SiC器件市場的規(guī)模將達到近90億美元，較2022年增長約31%。SiC半導體的整體市場規(guī)模呈現(xiàn)出穩(wěn)步擴大的趨勢。

    在眾多市場應用中，新能源汽車以70%的市場份額占據(jù)了絕對主導地位，而當下，中國已成為全球最大的新能源汽車生產(chǎn)國、消費國和出口國。據(jù)《日本經(jīng)濟新聞》的報道，2023年以新能源汽車為引擎，中國汽車出口首次超過日本躍居世界首位。

面對火爆的市場行情，中國的SiC產(chǎn)業(yè)正迎來關(guān)鍵的發(fā)展機遇。

    自2016年7月國務院發(fā)布“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃以來，第三代半導體芯片的發(fā)展便受到了政府的高度重視，并在不同地區(qū)獲得了積極響應和大規(guī)模支持。到了2021年8月，工信部進一步將第三代半導體列入“十四五”產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃，進一步為國產(chǎn)SiC市場的成長注入了動力。

圖源：云岫資本

    在市場和政策的雙輪驅(qū)動下，國內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)項目建設正如雨后春筍般迅速涌現(xiàn)，呈現(xiàn)出遍地開花的局面。據(jù)我們不完全統(tǒng)計，截至到目前，至少在17個城市中都布局了SiC相關(guān)的建設項目。其中江蘇、上海、山東、浙江、廣東、湖南、福建等地已成為SiC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要聚集地。特別是隨著重投天科的新項目投入生產(chǎn)，將進一步補強廣東乃至整個國內(nèi)第三代半導體產(chǎn)業(yè)鏈。

從電路板起家，寶安區(qū)邁向半導體新高地

    在全球第三代半導體產(chǎn)業(yè)競爭日趨激烈的大背景下，廣東聚力打造中國集成電力第三極，深圳更是率先提出第三代半導體“虛擬全產(chǎn)業(yè)鏈（VIDM）”發(fā)展模式。此次重投天科所在地—寶安—近年來半導體和集成電路產(chǎn)業(yè)加快擴張，正在迅速崛起為深圳“芯版圖”中重要的一員。

    這點從寶安區(qū)的行業(yè)增加值就可見一斑。2023年寶安半導體與集成電路產(chǎn)業(yè)增加值接近200億元，約占全市的1/3，集群增加值、規(guī)上企業(yè)數(shù)量均為全市第一。

    寶安區(qū)在封裝測試與設備開發(fā)、分立器件制造等環(huán)節(jié)已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢，形成了以景旺、明陽、迅捷興科技、中富電路等上市企業(yè)為龍頭，以康源半導體、愛協(xié)生科技、容大感光、盛元半導體等國家級“專精特新”小巨人企業(yè)為支柱，以鵬鼎、勁拓自動化、精誠達電路單項冠軍企業(yè)為骨干的企業(yè)集群。去年，寶安半導體封測設備產(chǎn)業(yè)集群入選廣東省中小企業(yè)特色產(chǎn)業(yè)集群名單。

    20世紀80年代從電路板起家的寶安，如今正以強勁的發(fā)展勢頭，往IC產(chǎn)業(yè)更多領域延伸。去年，寶安出臺了《寶安區(qū)培育發(fā)展半導體與集成電路產(chǎn)業(yè)集群實施方案（2023—2025年）》，確定了三大目標、“2+4”空間格局和六大方向。其中六大方向為先進制造、第三代半導體、先進封測、材料裝備配套、高端芯片和分銷服務，預計到2025年實現(xiàn)產(chǎn)值突破1200億元。另外，寶安去年還出臺了《寶安區(qū)關(guān)于促進半導體與集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干措施》。

    IC制造領域是寶安區(qū)力爭突破的方向。目前，寶安區(qū)已經(jīng)集聚了華潤微12英寸、年產(chǎn)48萬片功率芯片生產(chǎn)線、禮鼎高階半導體封裝載板項目等制造項目。與此同時，時創(chuàng)意存儲集成電路產(chǎn)業(yè)基地項目（項目投產(chǎn)后預計年產(chǎn)值達25億元）、景旺電子IC載板項目當前正在加快建設當中。隨著重投天科產(chǎn)業(yè)園的啟用將助力深圳，串珠成鏈打通從“芯片設計-襯底外延材料-芯片制造-分立器件-封裝測試-裝備制造”全產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵節(jié)點工程。

    8英寸SiC襯底是重投天科的下一布局。盡管當前市場上6英寸SiC襯底占據(jù)著主導地位，但出于降低成本的考量，行業(yè)的發(fā)展趨勢已逐漸在向8英寸轉(zhuǎn)變。根據(jù)GTAT公司預測，8英寸襯底比6英寸的成本降低20%-35%。目前，Wolfspeed、ST、Coherent、Soitec、三安、泰科天潤、芯聯(lián)集成等國內(nèi)外著名SiC生產(chǎn)廠商已經(jīng)開始逐步轉(zhuǎn)向8英寸襯底。

8英寸SiC襯底梯隊加速進階

（來源：TrendForce）

    在此背景下，重投天科規(guī)劃在未來建立大尺寸晶體生長及外延技術(shù)研發(fā)中心。公司將與本地關(guān)鍵實驗室合作，在儀器設備共享和材料研究領域展開合作。此外，重投天科計劃與主要裝備制造商加強晶體加工技術(shù)的創(chuàng)新合作，并與下游領先企業(yè)在車用器件和模組研發(fā)等方面進行聯(lián)合創(chuàng)新。這些措施旨在提升深圳在8英寸襯底平臺領域的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)水平。

    總體來看，作為深圳半導體產(chǎn)業(yè)的重要聚集地，寶安區(qū)初步形成了包括設計、制造、封測、設備、材料在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)鏈，一應俱全。IC產(chǎn)業(yè)已成長為寶安5個千億級產(chǎn)業(yè)集群之一。隨著更多項目的落地和產(chǎn)業(yè)鏈的完善，將為寶安譜寫“芯”未來。

    結(jié)語

    以SiC為主要代表的第三代半導體一致被認為是在整個半導體領域中極具發(fā)展?jié)摿Φ募毞诸I域之一，中國在第三代半導體有設備、材料、制造、應用全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，有望建立全球競爭力。重投天科寶安區(qū)的這一項目不僅為本地半導體產(chǎn)業(yè)帶來了新的發(fā)展動力，也為國內(nèi)第三代半導體產(chǎn)業(yè)的前景注入了信心。