第三代半导体材料:碳化硅SiC产业及个股梳理

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一. 碳化硅SiC概览

半导体材料按照历史进程可分为:第一代(高纯度硅),第二代(砷化镓、磷化铟),第三代(碳化硅、氮化镓)。

碳化硅(SiC)是第三代半导体材料的核心。相较于前两代材料,碳化硅具有耐高压、耐高温、低损耗等优越性能。

基于碳化硅材料的半导体器件主要应用于新能源车、充电设备、通信设备、白色家电及工业领域。

对于碳化硅行业而言,市场目前受制于产能不足、良率低,目前整体市场规模较小。

二. 碳化硅产业链

产业链主要分为衬底、外延生长、设计、制造、封装五个流程。

2.1 碳化硅衬底

碳化硅在半导体中的主要形式是作为衬底材料。衬底制造是碳化硅产业链技术壁垒最高、价值量最大的环节。

根据衬底性质分为:导电型衬底和半绝缘型衬底两大类。

(1)导电型衬底适用于功率器件,下游应用包括新能源车、光伏等。

(2)半绝缘型衬底适用于射频器件,下游应用包括5G通信、卫星等。

全球碳化硅衬底市场格局:

(1)半绝缘型SiC衬底:Wolfspeed、II-VI、天岳先进三足鼎立,合计市占率98%。

(2)导电型SiC衬底:Wolfspeed、II-VI、罗姆三足鼎立,合计市占率90%。

碳化硅衬底技术难度高,国内具备技术储备和量产能力的公司较少,主要厂商包括三安光电晶盛机电天岳先进露笑科技等。

天岳先进:国内第一,全球第三大半绝缘型SiC衬底厂商,产品包括半绝缘型和导电型碳化硅衬底。

露笑科技:从事碳化硅、漆包线、光伏发电和新能源汽车四大业务。

2.2 碳化硅外延

碳化硅外延片,是指在碳化硅衬底上生长一层与衬底晶相同的单晶薄膜(外延层)的碳化硅片。

碳化硅器件不可直接制作于衬底上,需先使用化学气相沉积法在衬底表面生成所需薄膜材料,即形成外延片,再进一步制成器件。

全球碳化硅外延厂商有昭和电工、II-VI、Norstel、Wolfspeed、Rohm、三菱电机、罗姆等。

国内厂商具备替代空间,目前国内瀚天天成、东莞天域均可供应4-6英寸外延。

三安光电:国内最大全色系LED芯片生产企业,以砷化镓、氮化镓、碳化硅等半导体新材料所涉及的外延片、芯片为核心主业。

2.3 碳化硅器件

碳化硅器件主要应用于高压、大功率领域,下游包括新能源车、光伏、储能、充电桩、电源PFC、UPS等。

全球碳化硅器件主要厂商包括:英飞凌、意法半导体、安森美、罗姆。

国内碳化硅器件厂商主要包括斯达半导时代电气扬杰科技新洁能双良节能闻泰科技华润微士兰微等。

斯达半导:国内IGBT模块龙头,全球前十的IGBT模块供应商。已量产光伏SiC器件及车规SiC模块;投建全SiC功率模组产业化项目。

士兰微:国内功率半导体IDM大厂,MOSFET、IPM模块国内市占率领先。公司业务涵盖分立器件、集成电路、发光二极管三大类。6吋SiC功率器件芯片生产线在建。

华润微:国内功率半导体IDM大厂、MOSFET龙头厂商。拥有国内领先的SiC生产线,SiC二极管产品已量产。

闻泰科技:旗下安世半导体为全球领先的功率半导体IDM厂商,小信号二极管全球第一、小信号MOSFET全球第一、功率分立器件全球第六。大力发展氮化镓和碳化硅技术。

附录:《半导体产业链全景图(合集)》

$三安光电(SH600703)$ $闻泰科技(SH600745)$ $北方华创(SZ002371)$