第三代半導(dǎo)體有望持續(xù)降本 3-5年向硅基看齊 產(chǎn)業(yè)各方競(jìng)相布局

8月10日訊，據(jù)《電子時(shí)報(bào)》報(bào)道，英飛凌大中華區(qū)電源與感測(cè)系統(tǒng)事業(yè)部協(xié)理陳志星日前表示，英飛凌預(yù)期三至五年后有機(jī)會(huì)把SiC（碳化硅）、GaN（氮化鎵）成本降到跟硅基元件相仿的程度，后段制程技術(shù)也持續(xù)推進(jìn)。公司旗下已有Cool SiC、Cool GaN系列產(chǎn)品線走入量產(chǎn)。

就在上周（8月5日），富士康旗下鴻海收購(gòu)?fù)甑?英寸晶圓廠，董事長(zhǎng)劉揚(yáng)偉直言，計(jì)劃將該廠用于研發(fā)生產(chǎn)第三代半導(dǎo)體，特別是電動(dòng)汽車所用的碳化硅功率元件。

7月27日，意法半導(dǎo)體宣布，制造出業(yè)界首批8英寸SiC晶圓片。

讓人“又愛(ài)又恨”的第三代半導(dǎo)體

與硅（Si）相比，碳化硅是最成熟的WBG寬帶隙半導(dǎo)體材料，耐高溫性能卓越， 它已經(jīng)廣泛用于制造開(kāi)關(guān)器件，例如MOSFET和晶閘管。氮化鎵的效率跟功率密度無(wú)可取代，具有作為功率器件半導(dǎo)體的潛力，在射頻應(yīng)用中是對(duì)硅的重大改進(jìn)。

SiC、GaN與傳統(tǒng)Si材料的性能比較

性能優(yōu)勢(shì)為碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體開(kāi)辟了廣闊的應(yīng)用前景，已有多位分析師預(yù)計(jì)2021年汽車領(lǐng)域碳化硅有望進(jìn)入放量元年，但復(fù)雜的制造工藝流程和更高的原材料、技術(shù)要求大幅提高了第三代半導(dǎo)體的量產(chǎn)難度，進(jìn)一步抬高了成本。具體來(lái)看，氮化鎵的生產(chǎn)難度在晶格和基板，碳化硅則需要高純度晶種，長(zhǎng)晶時(shí)間也相當(dāng)慢。

陳志星表示，碳化硅、氮化鎵兩者之間價(jià)差不大，但與硅產(chǎn)品之間的落差確實(shí)存在。目前，碳化硅、氮化鎵相關(guān)寬能隙（WBG）功率元件價(jià)格已經(jīng)出現(xiàn)很大的降幅，成本仍是打開(kāi)市場(chǎng)的關(guān)鍵。

另?yè)?jù)CASA統(tǒng)計(jì)，碳化硅價(jià)格近幾年快速下降，2020年較2017年下降了五成以上。隨著6英寸襯底、外延晶片質(zhì)量提高、8英寸產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，降本效應(yīng)有望顯現(xiàn)，推進(jìn)碳化硅器件和模塊普及。

碳化硅降本效應(yīng)有望顯現(xiàn)，然而站在當(dāng)下，考慮到性價(jià)比因素，Si、SiC及GaN三種材料的產(chǎn)品仍將長(zhǎng)期共存。

第三代半導(dǎo)體現(xiàn)狀、投資機(jī)會(huì)一覽

當(dāng)下的全球碳化硅產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)、歐洲、日本三足鼎立態(tài)勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)在襯底、外延和器件方面均有所布局，但是體量均較小。

技術(shù)層面，碳化硅以往以2、4英寸廠生產(chǎn)，現(xiàn)今6英寸碳化硅為主流，一流廠商正力推8英寸碳化硅晶圓的量產(chǎn)。碳化硅襯底和外延方面，國(guó)內(nèi)仍然是4英寸為主，已開(kāi)發(fā)出6英寸產(chǎn)品并實(shí)現(xiàn)小批量供貨；國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)的氮化鎵襯底仍以2英寸為主。

產(chǎn)業(yè)方面，目前CREE等國(guó)際大廠和國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛大力布局碳化硅。國(guó)內(nèi)各地不斷有新項(xiàng)目開(kāi)工，碳化硅投資擴(kuò)產(chǎn)熱潮已然來(lái)襲。