当前位置: 首页 » 资讯 » 产业 » 半导体 » 正文

三代半导体关键环节——化合物半导体晶体生长设备市场概况

作者:宽客吧 来源: 头条号 99104/12

一、碳化硅衬底材料发展概况第三代半导体材料是指以碳化硅等为代表的宽禁带半导体材料,发展时间较 短。国内材料厂商与国外材料厂商的技术仍具有差距,但与硅基半导体材料相比,技术差距相对较小,随着国内技术不断进步完善,下游应用领域不断拓展,国内材料

标签:

一、碳化硅衬底材料发展概况

第三代半导体材料是指以碳化硅等为代表的宽禁带半导体材料,发展时间较 短。国内材料厂商与国外材料厂商的技术仍具有差距,但与硅基半导体材料相比,技术差距相对较小,随着国内技术不断进步完善,下游应用领域不断拓展,国内材料厂商发展潜力较大。

由于碳化硅衬底性能参数指标众多、制备工艺难度高、晶体生长慢,同时还 要克服高温、晶体生长过程不可见等生长条件苛刻的因素,其晶体生长难度大, 制备效率较低,使得良率较低,仅约为 30%-50%左右,导致材料成本较高。

下游应用领域基于成本较高等因素,仍处于应用阶段的初期。随着碳化硅材料制备工艺技术不断发展,厂商不断扩产,下游应用领域持续拓展及批量应用,凭借其禁带宽度大,具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高及抗辐射能力强等优势,可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求,与硅基材料相比,碳化硅材料上述优良特性可弥补硅基材料的不足之处,在功率器件等方面与硅基材料形成优势互补,广泛应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、5G 通讯等现代工业领域。

A、新能源汽车行业

当前,新能源汽车普及的趋势愈发明朗,新能源汽车行业是未来市场空间巨 大的新兴市场。根据 Wind 统计数据,2016-2021 年,国内新能源汽车销量年均 复合增长率高达 47.5%,2021 年销量突破 350 万辆。在碳中和的趋势下,未来新 能源汽车仍有广阔的发展空间,预计 2025 年国内销量约为 700 万辆-900万辆。 碳化硅器件适用于新能源汽车的逆变器、车载充电机等器件,凭借其耐高频、易散热、高电流密度、低损耗等特性,能提升新能源汽车性能、实现轻量化、提升续航里程。

此外,新能源汽车的普及,将推动配套充电桩的持续发展。碳化硅器件可应用于新能源汽车充电桩,能减小充电桩体积,提高充电速度。碳化硅材料 作为新能源汽车领域发展前景良好的器件材料,其发展潜力巨大。

B、光伏行业

随着光伏投资成本的下降及发电效率的提升,近年来,光伏发电呈高速发展 态势,2016-2021 年全球光伏新增装机容量年均复合增长率达 18.8%。在光伏发电中,相比传统硅基的逆变器,搭载碳化硅器件的光伏逆变器,转换效率可由96%提升至 99%以上,能量损耗降低 50%以上,从而能够缩小系统体积、增加功 率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本,碳化硅有望高速渗透光伏市场。目前,国外厂商如英飞凌、富士电机、三菱电机、阳光电源、西门子等企业均已推 出应用碳化硅器件的光伏逆变器,国内作为光伏领域最大的市场之一,国内碳化硅材料厂商持续推进光伏应用领域的业务。

C、轨道交通行业

碳化硅器件应用于轨道交通牵引变流器,能极大发挥自身高温、高频和低损 耗特性,提高牵引变流器装置效率,符合轨道交通大容量、轻量化和节能型牵引变流装置的应用需求,从而提升系统的整体效能,未来将在轨道交通领域发挥重 要作用。

D、5G 通讯行业

随着 5G 通讯技术的发展和推广,5G 建设将为射频器件带来新的增长动力。 以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件能有效满足 5G 通信高频性能、高功率处理能 力要求,碳化硅基氮化镓射频器件已逐步成为 5G 功率放大器、尤其是宏基站功 率放大器的主流技术路线。随着上述终端应用领域不断发展,根据 Yole、Marklines 等数据,2020 年全 球碳化硅器件的市场规模为 11.84 亿美元,预计 2025 年将增长至 59.79 亿美元,复合年增长率达 38.25%。碳化硅器件市场的高速增长也将推动碳化硅单晶衬底 的需求释放。

此外,随着我国加快“新基建”建设力度,明确新基建涉及“5G 基建、特 高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车及充电桩、大数据中心、人工 智能、工业互联网”等领域,上述领域与我国半导体产业的发展密切相关,将成 为我国新一轮半导体产业快速发展的驱动因素,为以碳化硅为代表的化合物半导 体市场带来新的机遇。

虽然第三代半导体发展时间较短,但碳化硅衬底市场仍以美国等传统半导体 产业链强国为主,集中度较高,主要厂商包括美国科锐公司、美国Ⅱ-Ⅵ、德国 SiCrystal 等企业,其中,美国科锐公司占据龙头地位,2020 年市场份额达 62%。

二、国内碳化硅材料厂商发展概况

目前,碳化硅衬底市场以海外厂商为主导,国内企业市场份额较小,主要企 业包括三安光电、天岳先进等。

由于国内半导体技术发展和产业链配套相对落后,碳化硅衬底制备水平及应用领域处于初期阶段,因此与国外龙头企业相比,国内厂商存在技术水平差距和市场份额较小的情况。

随着国内下游行业的快速发展, 市场规模持续扩大,国内碳化硅衬底材料厂商已逐步实现产业化发展,主要厂商具体情况如下:

随着国内下游行业的快速发展,市场规模持续扩大,衬底及制造设备需求量 将会有较大提升,故作为晶体制备的载体,根据不同尺寸、不同类型的碳化硅单晶衬底及不同的下游应用需求,将会进一步大幅提升对碳化硅单晶炉等设备端的需求。

因此,在市场保持高景气度的情况下,在国内产能加速扩产叠加设备国产 化率提升的双重因素驱动下,我国碳化硅晶体生长设备市场发展潜力巨大。


免责声明:本网转载合作媒体、机构或其他网站的公开信息,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性,信息仅供参考,不作为交易和服务的根据。转载文章版权归原作者所有,如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。联系电话 010-57193596,谢谢。

财中网合作