SiC何时可以撕掉“小众”标签？

“小众材料”--SiC

国际某知名咨询公司去年发过一篇关于小众半导体衬底材料的市场调研报告。而在这份报告的小众衬底材料名单中，SiC材料赫然在列。诚然，2020年SiC材料的全球市场规模与真正量大面广的半导体硅材料相比依然有1-2数量级的差别（据SEMI统计2020年全球半导体硅市场规模已超过111.7亿美元）。目前，称SiC材料为小众材料并没有什么问题。然而，有人不禁要问：SiC材料小众的标签能否能够撕去？何时才能撕去呢？

SiC"小众"的标签能否能够撕去？

众所周知，目前影响SiC材料市场应用最重要的因素之一就是价格。而价格是由成本加利润构成的。

在成本方面，碳化硅最核心的成本中的高纯碳粉、硅粉的价格都比较低廉。而近年来随着光伏产业的迅猛发展，电价也有望快速下降（2021年4月，沙特600MW的AI Shuaiba光伏IP项目以破世界纪录的1.04美分/KWh的低价售电）。

除了高纯碳粉、硅粉以及电能等核心成本之外，碳化硅的非核心成本未来的发展趋势感觉可以参考新能源汽车的动力电池——即什么贵替代什么。早年间，钴贵替钴、镍贵替镍。至于电池中的锂元素贵嘛，宁德时代近日宣布将于2021年7月份左右发布钠电池产品…

在利润方面，随着CREE垄断的打破以及我国企业的强势崛起，SiC衬底产业未来也将进入一个竞争较为充分的阶段。行业中大部分企业的利润空间也会有所收缩。

图1 N型碳化硅衬底市场占有率

资料来源《2021宽禁带半导体产业调研报告》

总而言之，SiC衬底未来的降价空间很大。而SiC衬底的降价将会对整个产业生态带来十分积极的影响。未来高性价比的SiC衬底才更符合上下游以及终端客户的利益。

SiC"小众"的标签何时能够撕去？

那SiC小众的标签何时可以撕去呢？

YOLE预测到2025年，全球碳化硅功率器件的市场规模将达到25.6亿美元。按照衬底材料成本占比50%计算，再加上半绝缘碳化硅衬底的需求，2025年全球碳化硅衬底的需求有望超过15亿美元，或将超过蓝宝石等材料，成为市场需求量第二大的半导体晶体材料。

另外，中国电子材料行业协会半导体材料分会综合工信部、中国汽车流通协会新能源分会等方面数据预测，到2025年我国新能源汽车产业对碳化硅衬底的需求量将达到70-80万片（折合6英寸）。而我国对碳化硅衬底的总需求量将达到135万片左右（折合6英寸）。按碳化硅衬底单价降价一半计算，2025年我国碳化硅衬底的需求将超过40亿RMB，达到我国半导体硅材料产值的三分之一左右，有望撕掉小众标签。

图2 我国碳化硅衬底需求趋势

资料来源《2021宽禁带半导体产业调研报告》

当然，以上预测是建立在碳化硅衬底能持续降价的基础上。那我们就盘点一下碳化硅衬底降价的驱动点。

技术驱动，降低成本

尺寸增加

当技术足够成熟时，晶片的尺寸越大，每平方英寸材料的价格就越低。国际上碳化硅晶片从4寸迭代到6寸大概用了10年左右的时间，从6寸迭代到8寸所用的时间预计也将在10年左右。CREE宣称到2022年能够实现8寸碳化硅晶片的批量供货。预计到2025年，国内企业也能实现8英寸碳化硅晶片的量产。

图3 碳化硅衬底尺寸研发趋势

资料来源《2021宽禁带半导体产业调研报告》

成品率上升

目前，我国碳化硅企业的成品率依然偏低（成晶率6成左右，部分企业的最终成品率不足5成）。预计到2025年，我国碳化硅材料产业的平均最终成品率有望上升20个百分点左右。

生长设备改进

在碳化硅材料产业，未来设备将与工艺高度融合。优秀的设备可以提升成品率，降低辅材和能源的消耗，减少对工艺人员的依赖。预计到2025年，我国在该领域或有较大进展。

后道工艺的改进

传统工艺加工碳化硅晶片存在线耗过大、效率过低等问题。未来随着冷切割等技术的发展，碳化硅晶片的加工成本会有一定程度的下降。

外延工艺的进步

外延技术的革新可以间接提升碳化硅材料的成品率。到2025年，预计我国在研究领域应有一定技术进展。

国产替代，降低成本

生长设备替代

我国的碳化硅生长炉主要以国产为主，但是其中如高温计等核心部件依然需要进口。到2025年，该领域预计有不算太大的降价空间。

加工设备替代

目前，如抛光机、倒角机等后道加工设备还主要依靠进口。到2025年，预计在该领域会有越来越多的国产设备作为选择。

关键辅料替代

部分辅料有望在2025年实现国产替代，但如高端半导体级石墨等关键辅料还需要更长的时间来打破国外垄断地位。

测试仪器替代

部分高端测试仪器的技术壁垒较高，短期内恐怕难以攻克。

其他方面，降低成本

电能

碳化硅材料制备时所消耗的电量远超半导体硅材料。目前，火力发电的成本在0.3元/度左右，且未来降价空间较小。未来光伏发电成本仍有不小的降价空间，到2025年光伏发电将会释放出一部分降价潜力，而更多的潜力还需要更多的时间来释放。

人力成本

碳化硅材料的人力成本主要分为研发人员成本和操作人员成本。就目前碳化硅产业的热度而言，近两年下降人力成本还是比较困难的。预计到2025年，碳化硅材料产业的人力成本才有望实现理性回归。

综合以上分析预测到2025年，碳化硅材料或能保持每年10-15%的降价趋势。未来到2028年左右，全球碳化硅材料的市场规模有望超过百亿RMB，小众标签或将进一步抹去。

来源：半导体材料行业分会