年產(chǎn)50萬片8英寸碳化硅襯底生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-碳化硅材料空間廣闊

北京智博睿項(xiàng)目管理有限公司北京智博睿項(xiàng)目管理有限公司年產(chǎn)50萬片8英寸碳化硅襯底生產(chǎn)線項(xiàng)目可行性研究報(bào)告-碳化硅材料空間廣闊1、發(fā)展背景傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料應(yīng)用領(lǐng)域受限，碳化硅材料空間廣闊。目前半導(dǎo)體材料由以硅、鍺為主的第一代半導(dǎo)體材料，發(fā)展到以砷化鎵為代表的第二代半導(dǎo)體材料，以碳化硅、氮化鎵為主的第三代半導(dǎo)體材料。硅基材料為目前應(yīng)用最普遍的半導(dǎo)體材料，但在高壓平臺的應(yīng)用上接近發(fā)展極限。砷化鎵材料主要應(yīng)用于通信領(lǐng)域，由于禁帶寬度不夠大等因素，在高溫、高頻、高功率的應(yīng)用領(lǐng)域受限。碳化硅材料因其優(yōu)越的性能可以提高器件使用效率，并更好的應(yīng)用于高壓、高頻、高溫等場景。雖然現(xiàn)階段襯底制備難度大推高了器件成本，隨著技術(shù)迭代、產(chǎn)能擴(kuò)張、尺寸擴(kuò)徑推動襯底成本下降，碳化硅材料將快速滲透。碳化硅（SiC）由碳元素和硅元素組成，與氮化鎵（GaN）等同為第三代化合物半導(dǎo)體材料。天然碳化硅十分罕見，多為人工制造。碳化硅有200多種晶型，主流晶型為4H-SiC，是碳化硅器件的首選。碳化硅的硬度很大，莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能。碳化硅作為第三代半導(dǎo)體具有優(yōu)越的材料特性。和以硅為代表的第一代單元素半導(dǎo)體材料和以砷化鎵為代表的第二代化合物半導(dǎo)體材料相比，碳化硅具有寬禁帶、高熱導(dǎo)率、高擊穿電場強(qiáng)度等優(yōu)越的材料特性，使得以碳化硅制成的半導(dǎo)體器件能夠滿足高溫、高壓、高頻等條件下的應(yīng)用需求。碳化硅器件替代硅器件為必然趨勢。2018年，自碳化硅功率器件在特斯拉Model3旗艦車型得到商用，碳化硅開始加速商業(yè)化。目前碳化硅襯底主流尺寸是4/6寸，其中半絕緣型碳化硅襯底以4寸為主，導(dǎo)電型碳化硅襯底以6寸為主。大尺寸可以攤薄單位芯片的成本，當(dāng)襯底從6寸擴(kuò)大到8寸時(shí)，可切割出的碳化硅芯片（32mm2）數(shù)量有望從448顆增加到845顆，增加了75%。目前國際上龍頭企業(yè)的碳化硅襯底正從6寸往8寸發(fā)展，國際龍頭Wolfspeed、II-VI以及國內(nèi)龍頭天岳先進(jìn)等都已成功研發(fā)8英寸襯底產(chǎn)品。碳化硅（SiC）襯底作為半導(dǎo)體材料的重要組成部分，因其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域占據(jù)著舉足輕重的地位。碳化硅襯底具有高硬度、高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好等特性，特別適用于高溫、高頻、大功率等極端條件下的電子器件制造。近年來，隨著5G通信、新能源汽車、航空航天等行業(yè)的快速發(fā)展，碳化硅襯底的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，市場需求持續(xù)增長。2、項(xiàng)目建設(shè)的市場分析作為新一代半導(dǎo)體材料的杰出代表，碳化硅以其卓越的物理和化學(xué)屬性，正在引領(lǐng)半導(dǎo)體器件性能的革命。這種材料的應(yīng)用不僅能夠顯著降低超過20%的能耗，還能大幅度減少器件的體積和重量，最高可達(dá)50%。這些優(yōu)勢使得碳化硅成為中低壓、高壓以及超高壓功率器件制造的理想選擇。在碳化硅的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，上游環(huán)節(jié)扮演著至關(guān)重要的角色。特別是襯底的生產(chǎn)，其成本占據(jù)了整個(gè)生產(chǎn)成本的47%。這一環(huán)節(jié)不僅技術(shù)門檻高，而且價(jià)值巨大。襯底的制造不僅決定了原材料的制備方法和相關(guān)參數(shù)，還直接影響到下游器件的性能。因此，襯底制造技術(shù)的突破是推動碳化硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵因素。隨著電動汽車、高壓快充、光伏和儲能等應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展，碳化硅功率器件的市場需求不斷增長。這種增長也帶動了碳化硅襯底材料的需求。據(jù)2023年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國的SiC襯底材料出貨量達(dá)到了89.4萬片（折合6英寸晶圓），與2022年相比增長了近三倍，銷售收入也達(dá)到了36.5億元，同比增長了221.2%。根據(jù)Yole的預(yù)測，從2022年到2026年，全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場的年復(fù)合增長率將保持在33.37%，顯示出這一市場的強(qiáng)勁增長勢頭。在強(qiáng)勁的市場需求推動下，中國的碳化硅襯底生產(chǎn)能力正在迅速擴(kuò)張。最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)揭示了一個(gè)顯著的增長趨勢：截至2024年6月底，中國在這一領(lǐng)域的產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到了約348萬片（等效6英寸），并且預(yù)計(jì)到年底這一數(shù)字將增至400萬片。2024年，中國碳化硅襯底行業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。隨著新企業(yè)的不斷涌入和各地碳化硅項(xiàng)目的陸續(xù)落地，產(chǎn)能的擴(kuò)張達(dá)到了歷史性的高峰。這一現(xiàn)象不僅反映了碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也預(yù)示著在未來幾年內(nèi)，這一領(lǐng)域?qū)⒂楷F(xiàn)出更多的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)突破。3、項(xiàng)目建設(shè)的需求分析（1）碳化硅襯底制備成本高由于晶體生長速率慢、制備技術(shù)難度較大，大尺寸、高品質(zhì)碳化硅襯底生產(chǎn)成本依舊較高，碳化硅襯底較低的供應(yīng)量和較高的價(jià)格一直是制約碳化硅基器件大規(guī)模應(yīng)用的主要因素之一，限制了產(chǎn)品在下游行業(yè)的應(yīng)用和推廣。雖然碳化硅襯底和器件工藝逐漸成熟，襯底和器件的價(jià)格呈一定下降趨勢，但是目前碳化硅功率器件的價(jià)格仍數(shù)倍于硅基器件，下游應(yīng)用領(lǐng)域仍需平衡碳化硅器件的高價(jià)格與碳化硅器件優(yōu)越性能帶來的綜合成本下降間的關(guān)系，短期內(nèi)一定程度上限制了碳化硅器件在功率器件領(lǐng)域的滲透率，使得碳化硅材料即使在部分相對優(yōu)勢領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用仍存較大挑戰(zhàn)。（2）國內(nèi)的高端技術(shù)和人才的缺乏半導(dǎo)體材料行業(yè)屬于典型技術(shù)密集型行業(yè)，對于技術(shù)人員的知識背景、研發(fā)能力及操作經(jīng)驗(yàn)積累均有較高要求，國內(nèi)在高端技術(shù)和人才方面與國外龍頭企業(yè)尚存在差距?？s小技術(shù)差距，需要靠國內(nèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)持續(xù)投入研發(fā)，完成前期技術(shù)積累工作。國際巨頭科銳公司成立于1987年，于1993年在美國納斯達(dá)克上市，貳陸公司成立于1971年，于1987年在美國納斯達(dá)克上市，相比于國際巨頭具有數(shù)十年的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，中國由于研發(fā)起步較晚，業(yè)內(nèi)人才和技術(shù)水平仍然缺乏，在一定程度上制約了行業(yè)的發(fā)展。項(xiàng)目可行性研究報(bào)告（2023年5月1日新版）編制大綱一