国产SiC衬底的突围之战

科技

2024-03-20 01:03

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国内第三代半导体再添新力。

作者 | 杜芹

2024年2月27日，由重投天科建设运营的第三代半导体材料产业园在宝安区正式启用，此举标志着深圳乃至广东省第三代半导体产业发展迈入了新的阶段。

重投天科SiC基地启用：

发力在衬底和外延核心环节

深圳市第三代半导体材料产业园是广东省和深圳市重点项目、深圳全球招商大会重点签约项目。项目总投资32.7亿元，重点布局6英寸SiC单晶衬底和外延生产线，占地面积73650.81平方米，建筑面积179080.45平方米，建有研发办公楼、综合楼、衬底和外延生产厂房等建构筑物和道路、管线、绿化等室外工程。

项目于2021年11月开工建设；2023年6月衬底产线正式进入试运行阶段，并于12月满产，超额完成年内生产任务。今年2月27日正式揭牌启用。

深圳市重投天科半导体有限公司第三代半导体材料产业园

衬底和外延是SiC产业链中的核心，两者占成本比例高达70%，其中衬底更是占总成本接近50%。SiC衬底是产业链最关键也是最缺乏的一环，直接制约SiC应用放量，全球都面临着“缺衬底”的难题。这也是为何SiC器件厂商都与衬底厂商签订长约，来确保供应。当前，全球约80%的SiC衬底产自美国，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、Rohm是全球排在前三位的衬底厂商。

我国目前SiC衬底材料发展尚处于起步阶段，产能不足、技术落后等问题制约了SiC器件的发展。据方正证券测算，预计2026年全球SiC衬底有效产能为330万片，距同年629万片的衬底需求量仍有较大差距。

该SiC生产基地的建设运营者是深圳市重投天科半导体有限公司（以下简称“重投天科”），这家于2020年12月15日成立的企业。项目得到深圳市国资委和金融资本战略入股加持，市场接受度高，资本撬动效应显著。

值得一提的是，重投天科幕后股东阵容强大。其中不仅有SiC衬底龙头天科合达，还有下游的电池龙头宁德时代。这无疑为重投天科提供了强有力的技术支持和市场拓展能力。据国际知名市场调研机构Yole报告显示，天科合达2022年导电型SiC衬底营收占全球总营收的12.8%，较2021年大幅提升。该公司在国内市场的占有率约为60%，位居中国首位。是2022年国内市占率60%左右，全国第一的衬底企业。预计2023年天科合达在SiC单晶衬底行业位于全球排名第二，全国第一。

以市场需求为牵引，此次重投天科的SiC基地启用，将有效弥补国内6英寸碳化硅单晶衬底和外延产能缺口，逐步摆脱对进口碳化硅材料依赖。据重投天科介绍，预计今年SiC衬底和外延产能达25万片。随着该项目投产、满产，将有效带动轨道交通、新能源汽车、分布式新能源、智能电网、高端电源、5G通讯、人工智能等重点领域的升级换代。

国内SiC项目建设，盛况空前

近年来，随着新能源汽车、光伏发电、储能等下游应用领域的持续渗透，SiC作为半导体新材料在这些领域发挥着重要的作用。Yole Intelligence在其2023年发布的功率SiC市场报告中预测，到2028年，全球功率SiC器件市场的规模将达到近90亿美元，较2022年增长约31%。SiC半导体的整体市场规模呈现出稳步扩大的趋势。

在众多市场应用中，新能源汽车以70%的市场份额占据了绝对主导地位，而当下，中国已成为全球最大的新能源汽车生产国、消费国和出口国。据《日本经济新闻》的报道，2023年以新能源汽车为引擎，中国汽车出口首次超过日本跃居世界首位。

面对火爆的市场行情，中国的SiC产业正迎来关键的发展机遇。

自2016年7月国务院发布“十三五”国家科技创新规划以来，第三代半导体芯片的发展便受到了政府的高度重视，并在不同地区获得了积极响应和大规模支持。到了2021年8月，工信部进一步将第三代半导体列入“十四五”产业科技创新发展规划，进一步为国产SiC市场的成长注入了动力。

图源：云岫资本

在市场和政策的双轮驱动下，国内SiC产业项目建设正如雨后春笋般迅速涌现，呈现出遍地开花的局面。据我们不完全统计，截至到目前，至少在17个城市中都布局了SiC相关的建设项目。其中江苏、上海、山东、浙江、广东、湖南、福建等地已成为SiC产业发展的重要聚集地。特别是随着重投天科的新项目投入生产，将进一步补强广东乃至整个国内第三代半导体产业链。

从电路板起家，宝安区迈向半导体新高地

在全球第三代半导体产业竞争日趋激烈的大背景下，广东聚力打造中国集成电力第三极，深圳更是率先提出第三代半导体“虚拟全产业链（VIDM）”发展模式。此次重投天科所在地—宝安—近年来半导体和集成电路产业加快扩张，正在迅速崛起为深圳“芯版图”中重要的一员。

这点从宝安区的行业增加值就可见一斑。2023年宝安半导体与集成电路产业增加值接近200亿元，约占全市的1/3，集群增加值、规上企业数量均为全市第一。

宝安区在封装测试与设备开发、分立器件制造等环节已经具备产业集聚优势，形成了以景旺、明阳、迅捷兴科技、中富电路等上市企业为龙头，以康源半导体、爱协生科技、容大感光、盛元半导体等国家级“专精特新”小巨人企业为支柱，以鹏鼎、劲拓自动化、精诚达电路单项冠军企业为骨干的企业集群。去年，宝安半导体封测设备产业集群入选广东省中小企业特色产业集群名单。

20世纪80年代从电路板起家的宝安，如今正以强劲的发展势头，往IC产业更多领域延伸。去年，宝安出台了《宝安区培育发展半导体与集成电路产业集群实施方案（2023—2025年）》，确定了三大目标、“2+4”空间格局和六大方向。其中六大方向为先进制造、第三代半导体、先进封测、材料装备配套、高端芯片和分销服务，预计到2025年实现产值突破1200亿元。另外，宝安去年还出台了《宝安区关于促进半导体与集成电路产业发展的若干措施》。

IC制造领域是宝安区力争突破的方向。目前，宝安区已经集聚了华润微12英寸、年产48万片功率芯片生产线、礼鼎高阶半导体封装载板项目等制造项目。与此同时，时创意存储集成电路产业基地项目（项目投产后预计年产值达25亿元）、景旺电子IC载板项目当前正在加快建设当中。随着重投天科产业园的启用将助力深圳，串珠成链打通从“芯片设计-衬底外延材料-芯片制造-分立器件-封装测试-装备制造”全产业链的关键节点工程。

8英寸SiC衬底是重投天科的下一布局。尽管当前市场上6英寸SiC衬底占据着主导地位，但出于降低成本的考量，行业的发展趋势已逐渐在向8英寸转变。根据GTAT公司预测，8英寸衬底比6英寸的成本降低20%-35%。目前，Wolfspeed、ST、Coherent、Soitec、三安、泰科天润、芯联集成等国内外著名SiC生产厂商已经开始逐步转向8英寸衬底。

8英寸SiC衬底梯队加速进阶

（来源：TrendForce）

在此背景下，重投天科规划在未来建立大尺寸晶体生长及外延技术研发中心。公司将与本地关键实验室合作，在仪器设备共享和材料研究领域展开合作。此外，重投天科计划与主要装备制造商加强晶体加工技术的创新合作，并与下游领先企业在车用器件和模组研发等方面进行联合创新。这些措施旨在提升深圳在8英寸衬底平台领域的研发及产业化制造技术水平。

总体来看，作为深圳半导体产业的重要聚集地，宝安区初步形成了包括设计、制造、封测、设备、材料在内的全产业链生态链，一应俱全。IC产业已成长为宝安5个千亿级产业集群之一。随着更多项目的落地和产业链的完善，将为宝安谱写“芯”未来。

结语

以SiC为主要代表的第三代半导体一致被认为是在整个半导体领域中极具发展潜力的细分领域之一，中国在第三代半导体有设备、材料、制造、应用全产业链优势，有望建立全球竞争力。重投天科宝安区的这一项目不仅为本地半导体产业带来了新的发展动力，也为国内第三代半导体产业的前景注入了信心。

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