半导体硅基、碳化硅基

在功率半导体领域，主要的材料是硅和碳化硅等，首先看硅基。

全球半导体硅片行业市场集中度很高，主要被日本、德国、韩国、中国台湾等国家和地区的知名企业占据。目前，全球前五大半导体硅片企业规模较大，合计市场份额达93%。其中，日本信越化学市场份额27.58%，日本SUMCO市场份额24.33%，德国Siltronic市场份额14.22%，中国台湾环球晶圆市场份额为16.28%，韩国SK Siltron市场份额占比为10.16%。相较于行业前五大半导体硅片企业，硅产业集团规模较小，占全球半导体硅片市场份额2.18%。

半导体硅片是芯片制造的核心材料，芯片制造企业对半导体硅片的品质有着极高的要求，对供应商的选择非常慎重。根据行业惯例，芯片制造企业需要先对半导体硅片产品进行认证，才会将该硅片制造企业纳入供应链，一旦认证通过，芯片制造企业不会轻易更换供应商。

半导体芯片主要可分为集成电路、分立器件、传感器与光电子器件四种类别。其中，集成电路可细分为存储器、模拟芯片、逻辑芯片与微处理器。模拟芯片可进一步细分为功率器件、放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等产品。射频前端芯片是模拟芯片的一种，是集合了多种类型模拟芯片的模块。

半导体硅片尺寸越大，对半导体硅片的生产技术、设备、材料、工艺的要求越高。目前，全球市场主流的产品是200mm（8英寸）、300mm（12英寸）直径的半导体硅片，下游芯片制造行业的设备投资也与200mm和300mm规格相匹配。考虑到大部分200mm及以下芯片制造生产线投产时间较早，绝大部分设备已折旧完毕，因此200mm及以下半导体硅片对应的芯片制造成本往往较低，在部分领域使用200mm及以下半导体硅片的综合成本可能并不高于300mm半导体硅片。此外，在高精度模拟电路、射频前端芯片、嵌入式存储器、CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器、高压MOS等特殊产品方面，200mm 及以下芯片制造的工艺更为成熟。综上，200mm及以下半导体硅片的需求依然存在。随着汽车电子、工业电子等应用的驱动，200mm半导体硅片的需求呈上涨趋势。目前，除上述特殊产品外，200mm及以下半导体硅片的需求主要来源于功率器件、电源管理器、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片等，终端应用领域主要为移动通信、汽车电子、物联网、工业电子等。

接下来，我们看一下碳化硅基片。

碳化硅衬底是新近发展的宽禁带半导体的核心材料，以其制作的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射等特点，具有开关速度快、效率高的优势，可大幅降低产品功耗、提高能量转换效率并减小产品体积。目前，碳化硅半导体主要应用于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域和以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域，在民用、军用领域均具有明确且可观的市场前景。因此，以碳化硅为代表的宽禁带半导体是面向经济主战场、面向国家重大需求的战略性行业。

目前下游行业已利用碳化硅在高压、高温、高功率、高频等方面的优势开发出新一代半导体器件，碳化硅衬底的下游应用主要为射频器件及功率器件，其下游应用发展情况较好。在5G基站建设、无线电探测、新能源汽车及充电桩等领域得到快速应用，并将在光伏新能源、轨道交通、智能电网等行业扩大应用。

碳化硅在制造射频器件、功率器件等领域具有明显优势。但是在射频器件、功率器件领域，碳化硅衬底的市场应用瓶颈为其较高的生产成本。影响碳化硅衬底成本的制约性因素在于生产速率慢、产品良率低，主要系：目前主流商用的PVT 法晶体生长速度慢、缺陷控制难度大。相较于成熟的硅片制造工艺，碳化硅衬底短期内依然较为高昂。

例如，目前碳化硅功率器件的价格仍数倍于硅基器件，下游应用领域仍需平衡碳化硅器件的高价格与因碳化硅器件的优越性能带来的综合成本下降之间的关系，短期内一定程度上限制了碳化硅器件的渗透率，使得碳化硅材料即使在部分相对优势领域的降成本、促销售的可行性和预期进展仍存在较大的挑战，导致整体行业发展不达预期，对发行人的经营产生不利影响。公司生产所需的原材料主要包括碳粉和硅粉等主料和石墨件、石墨毡、抛光液、金刚石粉等辅料。生产设备主要包括长晶炉、切割研磨设备等。

来源 姚东来 半导体行业观察

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