《電子技術(shù)應(yīng)用》
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帶動(dòng)碳化硅半導(dǎo)體新浪潮,,碳化硅材料國(guó)產(chǎn)替代的時(shí)機(jī)已到,?

2021-11-17
來(lái)源:智物科技評(píng)論
關(guān)鍵詞: 碳化硅 半導(dǎo)體 A股芯片

隨著近日來(lái)美股費(fèi)城半導(dǎo)體指數(shù)屢次創(chuàng)下新高,A股芯片概念板塊也迎來(lái)了久違的春天,,其中第三代半導(dǎo)體板塊的漲幅尤為突出,。

11月9日,露笑科技漲停,,股價(jià)于當(dāng)日創(chuàng)下歷史新高,,并于次日繼續(xù)維持小幅上漲,。而在同一時(shí)間段,第三代半導(dǎo)體新秀東尼電子更是連續(xù)兩個(gè)交易日實(shí)現(xiàn)漲停,。

而就在前一天,,露笑科技發(fā)布公告稱,旗下碳化硅半導(dǎo)體項(xiàng)目已經(jīng)投產(chǎn),,這則消息非?!斑m時(shí)”地讓這家公司在第二天開盤后就迎來(lái)了漲停。

相比之下,,東尼電子的碳化硅半導(dǎo)體項(xiàng)目在今年4月份才開始啟動(dòng)非公開募資計(jì)劃,,距離滿足量產(chǎn)條件尚需時(shí)日,甚至在連續(xù)兩天的漲停后,,東尼電子第一時(shí)間發(fā)布公告稱,,無(wú)尚未披露的重大信息,但資本市場(chǎng)對(duì)其的熱情似乎仍在節(jié)節(jié)高升,。

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東尼電子近期漲勢(shì)兇猛

這在邏輯上顯然是無(wú)法形成閉環(huán)的,。產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)人士提供了另一種解讀,東尼電子碳化硅項(xiàng)目進(jìn)展順利,,目前已在最后的測(cè)試進(jìn)展中,有望短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)向國(guó)內(nèi)外芯片代工大廠交貨,。

從單晶硅到碳化硅,,路有多遠(yuǎn)

讓A股為之瘋狂的第三代半導(dǎo)體,主要以碳化硅(SiC),、氧化鋅(ZnO),、氮化鎵(GaN)等材料為代表,與傳統(tǒng)的單晶硅半導(dǎo)體相比,,第三代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度,、更高的導(dǎo)熱率、更高的抗輻射能力,、更大的電子飽和漂移速率等特性,。

優(yōu)異的性能讓第三代半導(dǎo)體能夠勝任各種嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)景,但需要說明的是,,半導(dǎo)體材料的“代數(shù)”主要是指芯片襯底材料的不同,,材料的特性不同,其應(yīng)用領(lǐng)域也不同,。

當(dāng)前,,人類社會(huì)中90%以上的芯片使用的襯底材料仍然是單晶硅,未來(lái)這一數(shù)字也不會(huì)發(fā)生太大的變化,,但第三代半導(dǎo)體材料在個(gè)別領(lǐng)域,,如電動(dòng)車行業(yè)中,,正逐漸展露出壓倒性的優(yōu)勢(shì),這也讓國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商們愈發(fā)重視起這一產(chǎn)業(yè),。

在2015年之前,,中國(guó)大陸尚無(wú)一條產(chǎn)線,隨著山東天岳4英寸碳化硅襯底投入生產(chǎn),,國(guó)內(nèi)才開始進(jìn)入真正意義上的第三代半導(dǎo)體時(shí)代,。

2019年8月,華為通過旗下哈勃科技有限公司投資了山東天岳,,這被視為消費(fèi)電子龍頭布局第三代半導(dǎo)體的標(biāo)志性事件,。

此后,國(guó)內(nèi)碳化硅項(xiàng)目如雨后春筍般涌現(xiàn),。據(jù)集微咨詢統(tǒng)計(jì),,近五年來(lái),國(guó)內(nèi)落地第三代半導(dǎo)體項(xiàng)目超過70個(gè),,投資總規(guī)模超2000億元,,其中碳化硅項(xiàng)目占比約70%。

投資浪潮讓中國(guó)大陸的碳化硅產(chǎn)業(yè)在短時(shí)間內(nèi)成型,,但距離國(guó)際領(lǐng)先水準(zhǔn)仍存在著不小的差距,。

從產(chǎn)業(yè)格局來(lái)看,目前全球SiC產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出美國(guó),、歐洲,、日本三足鼎立態(tài)勢(shì)。其中美國(guó)全球獨(dú)大,,占有全球SiC產(chǎn)量的70%-80%,,僅CREE一家就占據(jù)著全球碳化硅晶圓市場(chǎng)的6成之多;歐洲擁有完整的SiC襯底,、外延,、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈,日本則是設(shè)備和模塊開發(fā)方面的絕對(duì)領(lǐng)先者,。

除去技術(shù)和工藝上的滯后,,國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)目前還存在著一個(gè)較為致命的問題:本土的碳化硅企業(yè)無(wú)法為國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)的6英寸芯片工藝提供襯底材料。

而東尼電子所布局的正是碳化硅襯底材料,,這也或許解釋了資本市場(chǎng)為何對(duì)一個(gè)尚未投產(chǎn)的項(xiàng)目如此熱情,。

若隱若現(xiàn),碳化硅項(xiàng)目疑云

實(shí)際上,,東尼電子并不算是一家完全的半導(dǎo)體企業(yè),。在2020年度報(bào)告中,東尼電子將公司的業(yè)務(wù)分為四大板塊:消費(fèi)電子業(yè)務(wù)、醫(yī)療業(yè)務(wù),、光伏業(yè)務(wù)和新能源業(yè)務(wù),。

其中,消費(fèi)電子業(yè)務(wù)的營(yíng)收占比近88%,,其無(wú)線充電產(chǎn)品通過供貨富士康,、歌爾股份、立訊精密間接供應(yīng)蘋果,,專用于蘋果iWatch無(wú)線充電模塊,。應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)的醫(yī)療線束和應(yīng)用于新能源汽車行業(yè)的電池極耳業(yè)務(wù)在去年也取得了74.67%和135.11%的營(yíng)業(yè)增長(zhǎng)。

今年5月,,東尼電子發(fā)布了《非公開發(fā)行A股股票項(xiàng)目募集資金使用可行性分析報(bào)告》,,這份報(bào)告顯示,該碳化硅項(xiàng)目有兩部分組成,,一個(gè)是年產(chǎn)12萬(wàn)片碳化硅半導(dǎo)體材料項(xiàng)目,,另一個(gè)是年產(chǎn)1億對(duì)新能源軟包動(dòng)力電池用極耳項(xiàng)目,共計(jì)投資4.69億元,,項(xiàng)目建設(shè)周期預(yù)計(jì)為36個(gè)月,。

近期,市場(chǎng)傳聞稱,,東尼電子已經(jīng)修正了碳化硅的量產(chǎn)計(jì)劃,,將計(jì)劃提前了數(shù)月,至2022年春節(jié)前后,。

150mm碳化硅晶圓

但是,,東尼電子公司管理層對(duì)碳化硅項(xiàng)目的進(jìn)展還相當(dāng)?shù)牡驼{(diào)。東尼電子董秘近期在投資者交流平臺(tái)上表示,,公司碳化硅半導(dǎo)體材料尚處于研發(fā)打樣階段,公司將針對(duì)下游優(yōu)質(zhì)的外延片廠商及其第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行送樣,,加速產(chǎn)品驗(yàn)證速度,,并分局驗(yàn)證情況推進(jìn)后續(xù)的量產(chǎn)。

盡管尚不清楚碳化硅項(xiàng)目的進(jìn)度,,但從研發(fā)團(tuán)隊(duì)來(lái)看,,東尼電子仍留有足夠的底氣。據(jù)悉,,該研發(fā)團(tuán)隊(duì)由兩位中國(guó)臺(tái)灣的博士牽頭,,他們?cè)温氂谂_(tái)灣中央研究院物理研究所,曾赴日本學(xué)習(xí)碳化硅襯底制造技術(shù),,在晶體材料領(lǐng)域有著深厚的功底,。

此后的關(guān)鍵一役,或許是何時(shí)能完成向主流大廠的交貨。

新興玩家的底牌,,電動(dòng)汽車的機(jī)會(huì)

雖然東尼電子的碳化硅材料項(xiàng)目在今年才正式啟動(dòng),,但其早在2019年年報(bào)中就已表示在研項(xiàng)目包括碳化硅襯底材料。

從時(shí)間上看,,這一年正是特斯拉上海工廠投產(chǎn),、電動(dòng)車在中國(guó)全面爆發(fā)的一年,而東尼電子如此急迫地涌入碳化硅材料賽道也與此息息相關(guān),。

2018年,,特斯拉在Model 3上首先使用了碳化硅功率元器件,由意法半導(dǎo)體獨(dú)家供應(yīng),。據(jù)特斯拉研發(fā)團(tuán)隊(duì)測(cè)算,,相比特斯拉Model S/X上用的IGBT,SiC Mosfet能帶來(lái)5-8%的逆變器效率提升,,這將使Model 3的逆變器效率直接提升到90%,,對(duì)續(xù)航有著顯著的提升。

此外,,由于碳化硅極強(qiáng)的高溫性能,,車用SiC Mosfet的高溫表現(xiàn)也十分優(yōu)異,在高溫狀態(tài)下,,IGBT的效率會(huì)迅速下降,,而SiC Mosfet直到200度都能維持正常效率表現(xiàn)。

這也是為什么在當(dāng)今電動(dòng)車行業(yè)中,,只有特斯拉一家能夠通過提高驅(qū)動(dòng)模塊的工作溫度來(lái)保證動(dòng)力系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間高功率輸出,。

在特斯拉完成SiC的應(yīng)用后,其他車廠紛紛選擇跟進(jìn),,但他們可能面臨的問題是嚴(yán)重缺乏SiC功率元器件,。

電動(dòng)車對(duì)SiC功率元器件的消耗有多大?以Model 3為例,,其主驅(qū)逆變器電力模塊,、OBC、充電器上所有的SiC Mosfet加在一起相當(dāng)于0.5個(gè)6英寸碳化硅晶圓,,根據(jù)特斯拉2021的生產(chǎn)計(jì)劃,,今年或?qū)⒂?10萬(wàn)臺(tái)電動(dòng)車下線,但目前全球6英寸碳化硅晶圓的年產(chǎn)能僅為40-60萬(wàn)片,。

也就是說,,全球6英寸碳化硅產(chǎn)能甚至都無(wú)法滿足特斯拉一家車企的需求,對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)而言,,電動(dòng)車的興起就是他們最重要的一張底牌,。

當(dāng)然,對(duì)于東尼電子這類的新興玩家而言,旺盛的市場(chǎng)需求只是一道保障,,如何打開下游客戶的大門仍是擺在他們面前的一道難題,。

此前,國(guó)內(nèi)芯片的龍頭廠商,,華潤(rùn)微電子幾乎是國(guó)內(nèi)唯一一家真正做到涵蓋設(shè)計(jì),、掩膜、制造,、封測(cè)的全產(chǎn)業(yè)鏈廠商,,其在第三代半導(dǎo)體材料已布局多年,并在去年對(duì)外延片產(chǎn)能進(jìn)行數(shù)次增量,。而此前的碳化硅材料,,包括華潤(rùn)微在內(nèi)的廠商,還都非常依賴進(jìn)口,。

盡快完成碳化硅的國(guó)產(chǎn)替代,,或許是東尼電子最大的機(jī)會(huì)。




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