芯片产业链最有价值的sic衬底,突破难在

接着昨天的sic衬底来说，虽然相对于硅基来说，sic具备了很多天然优势，比如说同样规格的si基和sic基的mosfet相比导通电阻降低为1/，尺寸减小为1/10，优势就不多说了，昨天文章已经讲过了。来说说突破的难点。

我们知道sic衬底长晶的速度比较慢，良率也非常依赖工艺的积累，对于汽车电机逆变器这些下游应用来说，sic衬底是核心的资源。cree和II-VI这些头号玩家几乎是全产业链，从衬底到外延片再到器件一条龙服务，在全球都是处于寡头垄断地位。

cree用的是物理气相传输法（PVT）生长不同尺寸的晶锭，经过切割、研磨等多道工序产出sic衬底，我国的这两个公司也都是利用该方法生产碳化硅：

过程是：将高纯碳化硅微粉和籽晶（也即晶种，不同晶向的籽晶会收获不同晶向单晶）分别置于单晶生长炉内圆柱状密闭的石墨坩埚下部和顶部，通过电磁感应将坩埚加热至2,℃以上，控制籽晶处温度略低于下部微粉处，在坩埚内形成轴向温度梯度。碳化硅微粉在高温下升华形成气相的Si2C、SiC2、Si等物质，在温度梯度驱动下到达温度较低的籽晶处，并在其上结晶形成圆柱状碳化硅晶锭。

这有几个难点：1，生长条件严苛，硅仅需要度，但sic需要0-度的高温。高温对于设备和工艺控制带来了极高的要求，生产过程几乎是黑箱，产成品长成啥样就好像猜盲盒。如果温度和压力稍有闪失，那这几天的生长白瞎了；

2，生长速度慢。sic7天才能长出来2cm，而硅棒拉晶2-3天就可以拉出2cm长的8英寸硅棒。

3，sic存在多种晶格结构，只有4H型号少数几种单晶型碳化硅才是需要的半导体材料。生长过程中要精确控制硅碳比例，生长温度梯度、生长速率等因素，否则容易产生多晶型夹杂，不合格。

4，扩径技术难度随着晶体尺寸的扩大而扩大，国内的两家还以4英寸的为主，也有少量6英寸衬底的量产。

而且sic作为超硬材料，切割也是个问题。从天岳先进披露的招股书来看，良率不高，天科合达的良率没找到。

sic现在处境跟miniled挺相似的，良率不高，性价比不高，只有大规模量产了才能把价格降下来。天岳年衬底产能不到5万片，天科合达不到4万片。但是下游应用市场巨大。

说到下游，sic衬底的质量和表面不能满足直接制造器件的要求，在制造大功率高电压器件之前，需要在衬底上再淀积一层外延材料，再在外延片上制造各种器件，目前来看，效率也比较低，因为升华的问题温度不能太高，所以生长比较慢。

一般来说，sic器件制造成本拆分情况是这样的：衬底成本占比47%，外延成本占比23%。其他就是前段、研发费用等。

在sic时代，仅以功率半导体为例，估计各大厂商就要抢夺衬底资源了。国内华润微、三安集成、中车时代、中电科55所等都上了器件产线，就差衬底了。很多企业通过收购获取衬底资源，比如罗姆收购了德国的sicrystal，意法半导体收购了瑞典的NorstelAB，获得了6英寸衬底和外延片的生产能力。

国内公司中，三安光电曾经转移了部分NorstelAB的专利到国内，完成了首条从衬底、外延到器件的长沙6寸IDM产线。也算是有所收获吧。

今天4月11日了，居家隔离了10天了。上午都被胡思乱想占据了，下午刷了下疫情，心里很难过，只能拥抱变化，向苏东坡学习——待他自熟莫催他，火候足时他自美，或许生活就跟炖猪肉一样吧。