第2届第三代半导体技术、材料、设备与市场论坛2021将于6月23-24日在长沙召开,士兰明镓、山西烁科晶体、东莞天域、国宏中宇、株洲中车、Soitec、centrotherm、常熟埃眸科技有限公司等多家第三代半导体相关企业将出席会议并作报告。
会议第二天将安排参观考察国内重点第三代半导体生产基地,以及新能源汽车产业链相关生产基地。
2019年,全球第三代半导体领域龙头企业美国CREE公司宣布将投资10亿美元扩大碳化硅产能。2020年10月,Cree又宣布3.0亿美元出售其LED业务(早先Cree因LED而闻名全球)。2021年3月,在LED业务正式出售后,Cree再次宣布将于2021年底正式更名Wolfspeed。
这一系列的实际行动,无疑展现了Cree向第三代半导体转型的决心,意图处于引领行业从硅向碳化硅过渡的有利位置!更向全世界透露一个信息——第三代半导体要火!
第三代半导体确确实实火了,这把火直接烧到了国内。
据亚化咨询粗略统计,近几年国内进行布局第三代半导体产业的企业超过百家,仅2021年5月签约的第三代半导体相关项目就将近5个!国内第三代半导体投资热情空前,在数量上胜过半导体大硅片和硅晶圆厂!
第三代半导体材料主要应用于功率器件和射频器件,目前以碳化硅、氮化镓为代表,两者可广泛应用于5G通讯、新能源汽车、轨道交通、智能电网等领域。在当前国际形势下,中国第三代半导体供应链正在加速本土化。随着5G、新能源汽车、消费电子等行业的快速发展,碳化硅和氮化镓产业和相关企业将迎来空前的发展机遇。亚化咨询预计,未来几年内全球SiC和GaN器件市场将保持25%-40%的高增速。
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
增长越来越快的市场,以及国内愈来愈多的投资,于这两年逐渐酝酿成一个说法,或者一个问题——中国在第三代半导体领域能实现“弯道超车”吗?
第三代半导体包括的内容很多,这里仅以碳化硅衬底为例:
伴随着新能源汽车、5G通讯、光伏发电、轨道交通、智能电网等行业的快速发展,碳化硅器件及碳化硅基氮化镓器件产品的需求也将不断攀升,从而拉动全球碳化硅衬底的需求。
在碳化硅衬底制造这块儿,随着全球6英寸碳化硅衬底生产技术的成熟完善、产品质量与稳定性的逐步提高,国际上第三代半导体外延及器件厂商对于量产用碳化硅衬底的需求已大体从以往的4英寸产品为主为升级到6英寸产品为主。尽管Cree正在建设及扩产其全世界第一个8英寸碳化硅衬底的工厂,蛋在8英寸碳化硅衬底尚未实现成熟商业化的前提下,预计未来约5年内6英寸碳化硅衬底产品仍是碳化硅衬底市场的主流。
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
近两年也是中国碳化硅衬底产业发展的高速期,国内多家碳化硅衬底生产企业2020年的产能相对于2019年有大幅的增长。但目前为止国内碳化硅衬底产能大多集中在2-4英寸,6英寸成熟量产的规模并不大,在产能与产品缺陷控制等方面皆与国际龙头水平有一定差距。
2020年中国部分碳化硅衬底企业产能情况
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
亚化咨询预计,由于目前国家政策对于第三代半导体行业发展的高度重视,以及地方政府、园区对第三代半导体相关产业发展的大力支持,未来中国碳化硅衬底市场规模将较快提升,预计2025年将接近30亿元人民币。
回到最初的问题,中国第三代半导体能“弯道超车”吗?亚化咨询半导体行业分析师认为,若把这个“弯道”理解为半导体产业发展的重要转折点,可能有失偏颇。因为就目前而言,第三代半导体仅仅可能只是部分替代硅功率器件,而在市场更大的集成电路部分至少在目前还没显露峥嵘一角。所以这个“道”,可能更倾向于是部分“直道”。而跑道上中国第三代半导体企业与国际龙头企业的差距还是不小的,国内企业在突飞猛进的同时,国际领先企业也在突破,而且很多时候是在突破创新领域。所以,“超车”有机会,但更可能的情况是,在十几年之后(甚至可能更短),国内企业将能在第三代半导体领域与国际龙头“并驾齐驱”!
最后,附上亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》中部分重要的中国碳化硅衬底生产制造企业的信息整理:
1.山东天岳
山东天岳公司成立于2010年11月,是以碳化硅半导体衬底材料为主的高新技术企业。公司投资建成了第三代半导体材料产业化基地,具备研发、生产国际先进水平的半导体衬底材料的软硬件条件,是中国第三代半导体衬底材料行业的先进企业。
2019年8月,哈勃科技投资有限公司投资了山东天岳先进材料科技有限公司。根据2020年7月27日天眼查数据显示,目前哈勃投资是山东天岳第三大股东,持股比例为8.37%。
山东天岳项目布局情况
建设单位
项目名称
计划产能/验收产能
(万片/年)
项目状态
山东天岳先进科技股份有限公司
6英寸SiC单晶及外延片生产建设项目
3/1.1
6英寸SiC单晶及外延片
运行
山东天岳晶体材料有限公司
(山东天岳晶体材料有限公司)
功能器件用碳化硅衬底生产建设项目
8/8
2-6英寸SiC衬底
运行
大功率碳化硅电子电力器件用材料生产建设项目
18/10
2-6英寸大功率SiC衬底
运行
碳化硅功率半导体芯片及电动汽车模组研发与产业化项目
N/A
停建
山东天岳先进科技股份有限公司
高品质4H-SiC单晶衬底材料研究与产业化项目
3/3
6英寸4H-SiC单晶衬底
投产
山东天岳先进科技股份有限公司
5G射频器件专用高阻碳化硅衬底材料生产建设项目
3/0
4英寸4H-SiC高阻衬底
在建
山东天岳先进科技股份有限公司
4英寸高纯半绝缘4H-SiC单晶衬底材料产业化能力建设项目
2/2
4英寸4H-SiC半绝缘衬底
投产
山东天岳先进科技股份有限公司
碳化硅快速外延关键技术研发及产业化项目
0.336
在建
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
2.山西烁科晶体
中国电科(山西)碳化硅材料产业基地占地150亩,一期项目于2019年4月开工建设,9月主体封顶,12月设备开始搬入,2020年2月,第一批300台设备正式启动实现项目投产。一期项目达产后,将形成年产18万片N型碳化硅单晶晶片、5万片高纯半绝缘型碳化硅单晶晶片的产能。2020年2月28日,中国电科(山西)碳化硅材料产业基地在山西转型综合改革示范区正式投产,第一批300台设备正式启动,具备年产7.5万片碳化硅单晶衬底的产能。
2020年10月,烁科晶体宣布8英寸碳化硅衬底研发成功,即将量产。
截至2021年3月,基地已建成粉料合成及单晶生长车间1栋,加工清洗及检测车间1栋,建筑面积达2.6万平方米,拥有设备500余台;实现了高纯度碳化硅单晶的商业化量产,高纯碳化硅粉料纯度和晶体良品率居于国际先进水平。
此外,2021年3月,山西烁科晶体有限公司“碳化硅单晶材料生产过程信息化管理平台”项目完成备案,项目计划在山西烁科碳化硅材料产业基地原有的厂房内,新增MES和ERP信息化系统各一套、服务器1套、配套端口设备共70台(套)、全自动进口检测设备4台、新型高效单晶生长炉20台,搭建碳化硅单晶材料生产过程信息化管理平台,实现碳化硅单晶生长数据采集综合解决方案,建设碳化硅单晶生长数据分析系统。
烁科晶体碳化硅销售量预估
2020
2021
2025
30000+片
40000片
150000片
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
3.天科合达
天科合达建立了国内第一条碳化硅晶片中试生产线,是国内最早实现碳化硅晶片产业化的企业之一,已经相继实现2英寸至6英寸碳化硅晶片产品的规模化供应。
天科合达自2006年成立以来,一直专注于碳化硅晶体生长和晶片生产领域,先后研制出2英寸、3英寸、4英寸碳化硅衬底,于2014年在国内首次研制出6英寸碳化硅晶片,并已形成规模化生产能力,工艺技术水平处于国内领先地位。
2006年至2007年,2英寸导电型、半绝缘型SiC衬底产品研发成功并实现少量销售。
2008年至2011年,3英寸导电型、半绝缘型SiC衬底产品研发成功并实现少量销售。
2012年至2016年,4英寸导电型、半绝缘型产品和6英寸导电型产品研发成功并实现少量销售。
2017年,4英寸导电型产品规模化生产并实现销售。
2018年,6英寸半绝缘型产品研发成功并实现少量销售。
2019年,4英寸半绝缘型产品规模化生产并实现销售。
2020年,6英寸晶片规模化生产并实现销售,一月启动8英寸产品研发。
预计2022年6月前能实现8英寸晶片的研发。
天科合达碳化硅晶片销售收入与毛利
产品类别
项目
2020年1-3月
2019年
2018年
2017年
SiC晶片
销售收入(万元)
2,024.79
7,439.73
4,111.58
1,020.90
毛利率
29.36%
18.07%
11.75%
-23.82%
2-3吋收入占比
1.63%
11.03%
13.56%
51.54%
4吋收入占比
82.99%
81.16%
82.11%
44.00%
6吋收入占比
15.39%
7.81%
4.33%
4.46%
天科合达碳化硅晶片产能及产量情况
产品类别
项目
2020年1-3月
2019年
2018年
2017年
SiC晶片
产能(片)
11,484
37,525
16,640
5,374
产量(片)
10,998
36,879
16,255
5,264
产能利用率
95.77%
98.28%
97.69%
97.95%
销量(片)
7,422
32,638
16,703
4,607
*以上产能折合4英寸
天科合达自2017年8月起不再生产2-3英寸碳化硅的晶体,故2018年开始的2-3英寸碳化硅晶片是由天科合达库存中4英寸碳化硅晶体研磨改下直径后再通过切磨抛等工序后获得。2020年3月之前,天科合达对外销售的6英寸碳化硅晶片全部为研发部门在研发过程中的合格产品。生产部门没有安排产能2020年4月起,由于良品率已经提升至具有商业效益,6英寸正式转入生产部门进行规模化生产。
据天科合达透露,三安集成、东莞天域、苏州汉骅、中电化合物、中科院物理所等都是天科合达碳化硅晶片产品的客户,2020年天科合达碳化硅晶片产品的客户约为150家左右。
天科合达碳化硅衬底项目布局及各项目产能情况
建设单位
项目名称
产能(万片/年)
项目情况
北京天科合达新材料有限公司
高品质单晶碳化硅单晶衬底产业化项目
3
6英寸SiC晶片
运行
北京天科合达半导体股份有限公司
第三代半导体碳化硅衬底产业化基地建设项目
8.2
6英寸导电SiC晶片
3.8
6英寸半绝缘SiC晶片
在建
江苏天科合达半导体有限公司
年产碳化硅衬底4万片项目
4
4-8英寸碳化硅衬底
运行
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
4.世纪金光
北京世纪金光半导体有限公司是一家贯通碳化硅全产业链的综合半导体企业,致力于第三代半导体功能材料和功率器件研发与生产。公司成立于2010年12月,位于北京经济技术开发区。
世纪金光碳化硅6英寸单晶已量产;功率器件和模块制备已覆盖额定电压650-1700V、额定电流5-100A的SBD,额定电压650-1200V、额定电流20-100A的MOSFET,50-600A的全桥、半桥混合功率模块及全碳化硅功率模块等。
2020年3月,合肥产投资本管理的语音基金与北京世纪金光半导体有限公司签署投资协议并完成首期出资。据悉,合肥产投资本作为领投方参与世纪金光C轮融资,同时下一步,合肥产投资本将与世纪金光合作,在合肥高新区投资建设6英寸碳化硅单晶生长及加工项目。
世纪金光碳化硅衬底项目布局及各项目产能情况
建设单位
项目名称
产能(万片/年)
项目情况
北京世纪金光半导体有限公司
碳化硅单晶片生产项目
24
运行
北京世纪金光半导体有限公司
宽禁带半导体功能材料与功率器件产业化项目
1.38
4英寸SiC单晶片
2.07
6英寸SiC单晶片
运行
合肥世纪金光半导体有限公司
6英寸SiC单晶衬底生产线项目(一期)
3600锭
6英寸SiC晶锭
建设中
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
5.同光晶体
2013年,同光晶体与中国科学院半导体研究所签订“联合实验室”,成为河北唯一的与中科院合作的碳化硅材料实验室。
2019年年底,同光晶体正式启动产能扩张战略。涞源项目投资建设500台单晶生长炉。
2020年3月,同光晶体与涞源县政府举行年产10万片直径4-6英寸碳化硅单晶衬底项目签约仪式,核心产品为6英寸导电型碳化硅衬底,将规划布局600台长晶炉。目前项目仍在建设中,计划2021年8月项目一期投产,到2022年4月,实现满产运行。
2021年5月,同光晶体宣布完成D轮融资,投资方是云晖资本、联新资本、共青城博衍资本、北汽产业投资基金、浩澜资本。在此之前,同光晶体已经完成了多轮融资,投资方包括了中信产业基金、银河源汇、国投创业等。
截至2020年底,同光晶体已经拥有自主研发设计的单晶生长炉200余台,2020年碳化硅单晶片收入超过1亿元。
2020年同光晶体产销情况
2020年碳化硅单晶片收入
单晶生长炉数量
2020年产能
2020年末月产能
接近2亿元
200余台
约为25000片
3000+
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
6.三安集成
2020年6月,三安光电发布公告,将在长沙成立子公司投资建设第三代半导体产业园项目。根据公告显示,项目投资总额160亿元,投资建设包括但不限于碳化硅等化合物第三代 半导体的研发及产业化项目,包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装 产业链,在甲方园区研发、生产及销售6吋SiC导电衬底、4吋半绝缘衬底、SiC二极管外延、SiC MOSFET外延、SiC二极管外延芯片、SiC MOSFET芯片、碳化硅器件封装二极管、碳化硅器件封装MOSFET。
项目已于2020年7月开工。2021年1月,三安光电长沙基地封顶。
此外,2020年8月19日,三安光电公告三安光电股份有限公司全资子公司湖南三安半导体有限责任公司拟以现金38,150.00万元收购福建省安芯产业投资基金合伙企业(有限合伙)(持股比例为99.50%)和泉州安瑞科技有限公司(持股比例为0.50%)合计持有的福建北电新材料科技有限公司100%股权。
北电新材于2019年投资约5.8亿元在福建安溪县湖头镇横山村建设碳化硅衬底生产项目,,租赁了福建晶安光电有限公司已建的应用厂房作为生产经营场所。项目主要从事碳化硅衬底的生产,项目规划年产能3.6万片(折合6英寸)
北电新材碳化硅衬底项目产能规划情况
产品名称
计划产能
碳化硅衬底
(折合6英寸)
N型SiC衬底
2.4万片/年
半绝缘SiC衬底
1.2万片/年
合计
3.6万片/年
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
7.中电化合物半导体
5月13日,在第十二届中国(宁波)国际半导体照明论坛暨2021中国(宁波)第三代半导体产业发展论坛上,中电化合物、锦浪、芯健半导体分别与宁波某新能源汽车企业,锴威特以及浙江大学、海特创签署合作协议。
中电化合物作为浙江省首个第三代半导体项目,中电化合物6吋碳化硅衬底及外延片、碳化硅基氮化镓外延片已进入客户认证阶段。
宁波中电化合物半导体有限公司副总经理张昊翔介绍,“事实上,经过3年的培育,我们目前的产品性能已与日本头部企业相当。衬底及外延片等产品正在通过多家企业的验证。其中,不乏国内知名的芯片企业。”
据张昊翔介绍,目前中电化合物的年产能已达2万片。下一步,该企业将加快与宁波微波射频领域以及逆变器领域企业的合作,力争在3年内实现年产能8万片、年销售收入6亿元的目标。
中电化合物半导体有限公司是一家由中国电子信息产业集团下属公司—华大半导体有限公司主导投资的,致力于开发、生产宽禁带半导体材料的高科技公司,成立于2019年11月,注册本金4.7亿元人民币。中电化合物半导体已在杭州湾新区数字经济产业园建成含百级超净车间现材料生产线,正式向国内外市场供应商业化4-8英寸SiC和GaN材料。
2019年12月,从宁波杭州湾新区管委会获悉,新区与中国电子信息产业集团有限公司全资子公司——华大半导体有限公司完成宽禁带半导体材料项目签约。
项目总投资10.5亿元,计划年产8万片4吋至6吋碳化硅衬底及外延片、碳化硅基氮化镓外延片,产品可广泛应用于5G通讯、新能源汽车、轨道交通、智能电网等领域。
中电化合物半导体的设备供应商
来源:亚化咨询《中国第三代半导体(碳化硅与氮化镓)年度报告2020-2021》
关于亚化咨询
亚化咨询2008年成立于上海浦东,是一家领先的能源化工、材料科技新兴领域的咨询机构。目前重点研究行业包括煤基新材料、高端石化、光伏、氢能、生物能源材料、半导体等。
通过研究行业前沿趋势,技术研发与应用进展、政策规划与项目建设、供应与需求等,提供研究报告、商务会议和精品培训等多种高价值服务,亚化咨询助力客户决胜市场,构建长青基业。
首届汽车半导体技术与市场论坛 将于2021年6月24-25日在长沙召开。 会议将由亚化咨询主办,国内外多家企业重点参与。会议探讨全球与中国汽车行业发展趋势,汽车半导体供需现状和展望,汽车半导体产业政策,国内大厂产能现状与扩能计划,芯片缺货关键原因分析和解决方案,智能汽车发展趋势及对半导体的需求,车规级芯片的认证与发展趋势,上游材料和设备产业配套,园区发展和项目投融资机遇等。目前已有中芯绍兴、法国Soitec、株洲中车半导体、晶方科技多家重量级企业确定作大会报告。