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目前大家對碳化硅的認識比較一致，普遍認為它是個好東西。

它具有高禁帶寬度、高擊穿電場、高熱導率、高電子飽和漂移速率等顯著特征，可以滿足科技發(fā)展對高溫、高功率、高壓、高頻等復雜場景的器件要求，在電力電子、新能源汽車、能源存儲、智能制造、光伏、軌道交通等多個領域有廣泛應用，被認為是先進生產力的代表，具有極高的產業(yè)價值，甚至成為當今資本瘋狂下注的“黃金賽道”。

但是，大家也普遍認為：碳化硅實在太貴了，用不起啊。因此曾有業(yè)內人士指出：“在未來很長的一段時間內，碳化硅都只能攫取半導體材料中一塊不大的市場空間。我們在分析碳化硅時，切不可盲目樂觀�！�

01.碳化硅為什么這么貴？

碳化硅之所以貴，與其高昂的成本息息相關。在碳化硅器件的制造成本結構中，襯底和外延是最重要組成部分，尤其是襯底，其成本占據最大比例，可達47%，是把碳化硅價格打下來的最大阻礙；外延成本占比約23%。

而襯底與外延的高成本完全取決于其高難度的制備工藝。

襯底方面，根據粉體大數據研究推出的《中國碳化硅襯底產業(yè)發(fā)展研究報告（2023～2026）》介紹，碳化硅襯底的技術難度主要有以下10點：

①碳化硅粉料合成不易，合成過程中的環(huán)境雜質多，難以獲得高純度的粉料。

②碳化硅單晶生長設備設計與制造技術復雜、嚴苛；

③在碳化硅單晶在 2300℃以上高溫的密閉石墨腔室內完成“固-氣-固”的轉化重結晶過程，生長周期長、控制難度大，易產生微管、包裹物等缺陷；

④碳化硅存在 200 多種晶體結構類型，其中六方結構的 4H 型（4H-SiC）等少數幾種晶體結構的單晶型碳化硅才是所需的半導體材料，在晶體生長過程中需要精確控制硅碳比、生長溫度梯度、晶體生長速率以及氣流氣壓等參數，否則容易產生多晶型夾雜，導致產出的晶體不合格；

SiC 襯底制備的主要難點

⑤碳化硅單晶生長熱場存在溫度梯度，導致晶體生長過程中存在原生內應力及由此誘生的位錯、層錯等缺陷；

⑥碳化硅單晶生長過程中需要嚴格控制外部雜質的引入，從而獲得極高純度的半絕緣晶體或定向摻雜的導電型晶體；

⑦氣相傳輸法下，碳化硅晶體生長的擴徑技術難度極大，隨著晶體尺寸的擴大，其生長難度工藝呈幾何級增長；

⑧碳化硅襯底作為莫氏硬度 9.2 的高硬度脆性材料，加工過程中存在易開裂問題，加工完成后的襯底易存在翹曲等質量問題；

⑨切片是碳化硅單晶加工過程的第一道工序，決定了后續(xù)薄化、拋光的加工水平，是整個環(huán)節(jié)的最大產能瓶頸所在；

⑩碳化硅切片的薄化主要通過磨削與研磨實現，但碳化硅斷裂韌性較低，在薄化過程中易開裂，導致碳化硅晶片的減薄非常困難。

以上10個難點就給碳化硅襯底生產帶來兩個很被動的局面：生產效率低和良率低。

跟硅比它的長晶速度很低，硅是拉單晶的（液相法），碳化硅是PVT（氣相法），碳化硅的速率比硅慢600倍，速度非常慢。硅的單晶能拉兩層樓高、幾米，碳化硅是按毫米計算的，毫米到米差兩個量級。良率方面，做CPU的硅能做到零缺陷，但碳化硅現在是1000的量級，缺陷又差了兩個量級，造成了缺陷多、速度慢。缺陷多就質量差（相對硅來說），可靠性就差，良率就低，器件篩選的比例就低。

外延方面，有水平的外延方式、水平的、垂直的、多片、單片的。但是目前主流用得多的還是單片水平氣流的，一個月的產能是300-400片（單片），到8寸還是單片，這個效率就很低、產能很低，就得不停地堆爐子，一臺爐子幾百萬，導致資產很高，設備折舊很貴，成本降不下來。

總之，以上種種因素導致了碳化硅價格居高不下，讓很多下游市場望而卻步。

02.把碳化硅價格打下來

不過，根據近期的相關行業(yè)信息看，碳化硅的價格正在被打下來，價格下跌正成為一種趨勢。有業(yè)界人士透露，目前中國6英寸碳化硅晶圓代工價格，已降至每片1,200至1,800美元左右，較兩年多前每片4000美元左右的代工價格已經暴跌了70%，這主要受益于碳化硅上游產業(yè)價格下降所致。2024年5月9日，天岳先進（SICC）在一份投資者關系報告中強調了碳化硅襯底價格下跌的兩個內部原因：技術進步和規(guī)模效應。

從技術上講，由于上面我們講到碳化硅晶體生長速度很慢，那大家便想到通過和之前從4寸到6寸一樣，從6寸擴大到8寸，隨著面積的擴大，面積越大，成本越低。雖然8英寸的技術難度又上了一個臺階，但從國內廠商的表現來看，這些困難好像并沒有難住他們。目前，晶盛機電、天岳先進、湖南三安等十多家中國公司已經進入了8英寸SiC晶圓的樣品交付和小批量生產階段。

在規(guī)模效應方面，碳化硅片廠商的前期投資項目目前已進入投資回報階段，不少硅片企業(yè)已將生產重心轉向8英寸硅片。例如，晶盛機電年產25萬片6英寸和5萬片8英寸碳化硅片的項目于2023年11月正式簽約投產; 2024年2月，Cengol（北京世紀金光）的8英寸SiC加工線準備就緒并投入小批量生產; 2024年3月，科友半導體與俄羅斯N公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同開展“8英寸SiC完美晶體”項目，等等。

另一個對產業(yè)鏈成本構成有很大的影響的環(huán)節(jié)——設備市場也在悄悄發(fā)生變化。

長晶爐方面，雖然國產供應商尚未向國際主流碳化硅廠商實現設備供應，但在國內市場，國內碳化硅長晶設備主要市場份額已由國內廠商占據。北方華創(chuàng)、晶升股份為主力供應商，目前已向國內多家下游SiC材料主流廠商實現大批量交付。同時，雙方均已成功開發(fā)了8英寸長晶設備，其中，北方華創(chuàng)已開發(fā)了3種機型。

切磨拋設備方面，盡管當下仍以國際廠商為主，但國產企業(yè)正在不斷加速突破。據悉，高測股份、宇晶股份、德龍激光、特思迪、大族激光等切片設備廠商均在下游應用上取得了一定的突破。

外延設備方面，北方華創(chuàng)、晶盛機電、納設智能、芯三代、中電科48所等，均已推出成熟的外延設備，8英寸外延設備也已研發(fā)成功。其中，晶盛機電還在2023年業(yè)績說明會中表示，其8英寸碳化硅外延設備已經通過下游客戶驗證。

綜合來看，技術突破、設備國產化推進、產能釋放是目前將碳化硅價格打下來的三大原因。

當然，對于碳化硅目前的降價趨勢，也有供應鏈從業(yè)者表示了擔心：由于國內在碳化硅長晶、襯底等領域的廠商眾多，如果有人率先掀起降價模式，恐怕將會迫使越來越多廠商跟進，進而引發(fā)碳化硅襯底的價格戰(zhàn)。

然而，從全局來看，碳化硅價格的降低（雖然仍高于硅半導體）無疑將激發(fā)更多的下游應用，促進碳化硅技術和材料的滲透和采用，從而使整個行業(yè)保持良好的增長率。所以，大多數企業(yè)對此持積極態(tài)度。

參考來源：

[1]粉體大數據研究

[2]三安半導體：8英寸碳化硅降本還有哪些問題？.半導體在線

[3]國內碳化硅晶圓進展迅速，價格有所下降. 銳芯聞

[4]碳化硅暴跌30%，未來如何演變？.今日半導體

[5]碳化硅襯底價格戰(zhàn)真的來了？. 集邦化合物半導體

（中國粉體網編輯整理/山川）

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