原标题：2020碳化硅衬底行业现状，大尺寸是碳化硅衬备技术的发展方向

  碳化硅属于第三代半导体材料，在低功耗、小型化、高压、高频的应用场景有极大优势。第三代半导体材料以碳化硅、氮化镓为代表，与前两代半导体材料相比最大的优势是较宽的禁带宽度，保证了其可击穿更高的电场强度，适合制备耐高压、高频的功率器件。

  碳化硅产业链分为衬底材料制备、外延层生长、器件制造以及下游应用。一般会用物理气相传输法（PVT法）制备碳化硅单晶，再在衬底上使用化学气相沉积法（CVD法）等生成外延片，最后制成相关器件。在SiC器件的产业链中，由于衬造工艺难度大，产业链价值量主要集中于上游衬底环节。

  碳化硅衬底可分为两类：一类是具有高电阻率（电阻率≥105Ω·cm）的半绝缘型碳化硅衬底，另一类是低电阻率（电阻率区间为15～30mΩ·cm）的导电型碳化硅衬底。

  2018到2019年，全球电力电子碳化硅（SiC）市场规模由4.3亿美元增至5.64亿美元，2020年其市场规模估计在6亿美元左右。

  国内供需仍存缺口，有效产能不足。我国2020年碳化硅导电型衬底产能约40万片/年（约当4英寸）、外延片折合6英寸22万片/年、器件26万片/年；半绝缘型衬底折算4英寸产能近18万片/年。受限于良率及技术影响，目前国内实际项目投产较为有限，实际产能开出率较低。随着新能源汽车、5G等下游应用市场的快速起量，国内现有产品供给不足以满足需求，目前第三代半导体主要环节国产化率仍然较低，超过80%的产品要靠进口。

  相关报告：华经产业研究院发布的《2021-2026年中国碳化硅衬底行业市场供需格局及行业前景展望报告》

  碳化硅是技术密集型行业，对研发人员操作经验、资金投入有较高要求。国际巨头半导体公司研发早于国内公司数十年，提前完成了技术积累工作。因此，国内企业存在人才匮乏、技术水平较低的困难，制约了半导体行业的产业化进程发展。而在碳化硅第三代半导体产业中，行业整体处于产业化初期，中国企业与海外企业的差距明显缩小。受益于中国5G通讯、新能源等新兴起的产业的技术水平、产业化规模的世界领头羊，国内碳化硅器件巨大的应用市场空间驱动上游半导体行业加快速度进行发展，国内碳化硅厂商具有自身优势。在全球半导体材料供应不足的背景下，国际有突出贡献的公司纷纷提出碳化硅产能扩张计划并保持高研发投入。同时，国内本土SiC厂家加速碳化硅领域布局，把握发展机会，追赶国际龙头企业。

  目前碳化硅衬底市场以海外厂商为主导，国内企业市场占有率较小。碳化硅衬底产品的制造涉及设备研制、原料合成、晶体生长、晶体切割、晶片加工、清洗检测等诸多环节，需要长期的工艺技术积累，存在较高的技术及人才壁垒。根据Yole数据，2020年上半年，Wolfspeed（Cree全资子公司）市占率达到45%以上，国内龙头天科合达和山东天岳的合计市场占有率不到10%。山东天岳、烁科晶体（中电科孵化）、河北同光（中科院半导体所孵化）现有基本的产品为高纯半绝缘衬底，而天科合达（中科院物理所孵化）、世纪金光基本的产品为导电型衬底。

  从衬底的下游晶圆与器件来看，大量生产厂商仍然位于日本、欧洲与美国；但国内生产厂商在衬底领域已拥有了一定的市场占有率。根据Yole数据，在2020年半绝缘型碳化硅衬底市场中，贰陆公司（II-IV）、科锐公司（Cree）以及天岳先进依次占据前三甲的位置，市场占有率分别为35%、33%和30%，市场高度集中。

  从资金来看，国内第三代半导体投资力度高企，力争追赶国际厂商。根据CASA披露的多个方面数据显示，2018年至今，国内厂商始终加强布局第三代半导体产业，2020年共有24笔投资扩产项目，增产投资金额超过694亿元，其中碳化硅领域共17笔、投资550亿元。

  碳化硅衬底的制作流程一般来说包括原料合成、晶体生长、晶锭加工、晶棒切割、晶片研磨、抛光、清洗等环节。其中晶体生长阶段为整一个流程的核心，决定了碳化硅衬底的电学性质。

  为提高生产效率并减少相关成本，大尺寸是碳化硅衬备技术的重要发展趋势。衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯片成本越低。衬底的尺寸越大，边缘的浪费就越小，有利于逐步降低芯片的成本。在半绝缘型碳化硅市场，目前主流的衬底产品规格为4英寸。在导电型碳化硅市场，目前主流的衬底产品规格为6英寸。在8英寸方面，与硅材料芯片相比，8英寸和6英寸SiC生产的主要差别在高温工艺上，例如高温离子注入，高温氧化，高温激活等，以及这些高温工艺所需求的硬掩模工艺等。根据中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟的预测，预计2020～2025年国内市场的需求，4英寸逐步从10万片市场减少到5万片，6英寸晶圆将从8万片增长到20万片；2025～2030年：4英寸晶圆将逐渐退出市场，6英寸晶圆将增长至40万片。

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