中國粉體網(wǎng)訊 近日，據(jù)央廣網(wǎng)等部分媒體的報道，日本行業(yè)調(diào)研機構(gòu)富士經(jīng)濟2月18日發(fā)布報告顯示，在2023年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底材料市場占有率排行中，中國天岳先進（SICC）超過美國Coherent（原名II-VI），躍居全球第二。另一家中國公司天科合達（TankeBlue）則市場份額位列第四。
大家聽到這個消息之后，通常會有一種振奮人心的感覺，正如媒體所言：美國公司占據(jù)全球碳化硅襯底市場絕大部分份額的格局正在被中國軍團打破！我們當(dāng)然希望中國碳化硅企業(yè)能夠在全球市場中遙遙領(lǐng)先！
全球?qū)щ娦吞蓟枰r底排名
然而，報道中也指出：在此前的2019-2022年，美國公司W(wǎng)olfspeed及Coherent一直分別保有第一、第二大市場份額，而中國公司合計份額占比較低。那么，天岳先進是如何在短短的一年時間之內(nèi)，超過了全球第四名、第三名、第二名的碳化硅襯底企業(yè)呢？
一位業(yè)內(nèi)人士看了這個消息之后直搖頭，說“沒有常識”、“不可能超越”。那么，“常識”是什么？又為什么“不可能”呢？
碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)技術(shù)難度到底有多大
SiC襯底制備的主要難點
穩(wěn)定量產(chǎn)各項性能參數(shù)指標(biāo)波動幅度較低的高品質(zhì)碳化硅晶片的技術(shù)難度很大，據(jù)《中國碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2023～2026）》分析，其難度主要體現(xiàn)在至少以下10個方面：
①碳化硅粉料合成難度大。合成過程中的環(huán)境雜質(zhì)多，難以獲得高純度的粉料；作為反應(yīng)源的硅粉和碳粉反應(yīng)不完全易造成Si/C比失衡；碳化硅粉料合成后的晶型和顆粒粒度難控制。
②碳化硅單晶生長設(shè)備設(shè)計與制造技術(shù)。針對不同尺寸、不同導(dǎo)電性能的碳化硅單晶襯底，碳化硅長晶爐需要實現(xiàn)高真空度、低真空漏率等各項性能指標(biāo)，為高質(zhì)量晶體生長提供適合的熱場實現(xiàn)條件。
③碳化硅單晶在2300℃以上高溫的密閉石墨腔室內(nèi)完成“固-氣-固”的轉(zhuǎn)化重結(jié)晶過程，生長周期長、控制難度大，易產(chǎn)生微管、包裹物等缺陷。
④碳化硅存在200多種晶體結(jié)構(gòu)類型，其中六方結(jié)構(gòu)的4H型（4H-SiC）等少數(shù)幾種晶體結(jié)構(gòu)的單晶型碳化硅才是所需的半導(dǎo)體材料，在晶體生長過程中需要精確控制硅碳比、生長溫度梯度、晶體生長速率以及氣流氣壓等參數(shù)，否則容易產(chǎn)生多晶型夾雜，導(dǎo)致產(chǎn)出的晶體不合格。
⑤碳化硅單晶生長熱場存在溫度梯度，導(dǎo)致晶體生長過程中存在原生內(nèi)應(yīng)力及由此誘生的位錯、層錯等缺陷。
⑥碳化硅單晶生長過程中需要嚴(yán)格控制外部雜質(zhì)的引入，從而獲得極高純度的半絕緣晶體或定向摻雜的導(dǎo)電型晶體。
⑦氣相傳輸法下，碳化硅晶體生長的擴徑技術(shù)難度極大，隨著晶體尺寸的擴大，其生長難度工藝呈幾何級增長。
⑧碳化硅襯底作為莫氏硬度9.2的高硬度脆性材料，加工過程中存在易開裂問題，加工完成后的襯底易存在翹曲等質(zhì)量問題；為了達到下游外延開盒即用的質(zhì)量水平，需要對碳化硅襯底表面進行超精密加工，以降低表面粗糙度、表面平整度并達到嚴(yán)苛的金屬顆粒控制要求。
⑨切片是碳化硅單晶加工過程的第一道工序，決定了后續(xù)薄化、拋光的加工水平，是整個環(huán)節(jié)的最大產(chǎn)能瓶頸所在。
⑩碳化硅切片的薄化主要通過磨削與研磨實現(xiàn)，但碳化硅斷裂韌性較低，在薄化過程中易開裂，導(dǎo)致碳化硅晶片的減薄非常困難。
綜合而言，碳化硅單晶生長周期長、控制難度大，易產(chǎn)生晶體缺陷。碳化硅常見缺陷包括微管、晶型夾雜、包裹物、位錯、層錯等，且缺陷之間存在相互影響和演變。因此，控制晶體生長的環(huán)境參數(shù)從而有效控制晶體缺陷是核心技術(shù)難點。在長晶條件極為苛刻的情況下，若要生成低缺陷、高質(zhì)量的碳化硅單晶，需要精確的溫場控制、壓力控制等控制技術(shù)，更需長期的技術(shù)積累和工藝優(yōu)化，形成系統(tǒng)性的晶體缺陷控制技術(shù)。
從粉體的制備、長晶爐的性能，到晶體生長的工藝參數(shù)、后續(xù)的精密加工，需要高精度的匹配，還要加上長期的技術(shù)工藝積累，才可能制造出接近完美的碳化硅晶片來。
碳化硅“爭霸賽”，讓數(shù)據(jù)說話
據(jù)中科院物理所、中國科學(xué)報等機構(gòu)和媒體近期的報道，以及天科合達官網(wǎng)宣稱的：公司導(dǎo)電型碳化硅襯底長期處于國際領(lǐng)先地位，是該領(lǐng)域國際排名前四、國內(nèi)第一的供應(yīng)商（根據(jù)Yole集團 Power SiC 2023報告）。并自稱公司2023年導(dǎo)電型襯底出貨量有望成為世界第二。長期戰(zhàn)略目標(biāo)是“世界第一”。
2023年，國際著名研究機構(gòu)YOLE集團發(fā)布報告《Power SiC 2023 Market and Technology Report 》，YOLE公司認(rèn)為天科合達2022年導(dǎo)電型碳化硅襯底的營收預(yù)估達到8760萬美元，營收占全球總營收達到12.8%，較2021年大幅提升。另外，YOLE集團還對國內(nèi)碳化硅襯底的市場占有率進行評估，認(rèn)為天科合達導(dǎo)電襯底2022年在國內(nèi)占據(jù)60%左右的市場份額。
在“全球第二”和“國內(nèi)第一”的兩個報告結(jié)論的對比當(dāng)中，有兩個顯而易見的問題，第一，YOLE這家國際咨詢機構(gòu)在碳化硅領(lǐng)域的數(shù)據(jù)在國內(nèi)是廣為流傳、廣為人知的，而日本富士經(jīng)濟這家機構(gòu)，如果不是這次出了“全球第二”這個報告結(jié)論，估計國內(nèi)碳化硅行業(yè)是很少有聽說過它的。
第二，YOLE關(guān)于碳化硅的上述數(shù)據(jù)，是圍繞2022年的行業(yè)情況測算的，而富士經(jīng)濟是統(tǒng)計的2023年的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在是2024年的2月，各家企業(yè)大多還未完整披露報道自家2023年的經(jīng)營情況，那一個咨詢機構(gòu)是如何調(diào)研出2023年一整年眾多碳化硅襯底企業(yè)在多個應(yīng)用領(lǐng)域的市場占有率的（總共賣了多少片、多少錢的導(dǎo)電型碳化硅襯底）？
可能性有多大？準(zhǔn)確性有多高呢？我們沒有直接的判斷依據(jù)，但是從碳化硅公司自己披露的數(shù)據(jù)以及被公司“默認(rèn)的”的一些自媒體統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，還是能夠看出一點端倪的。
業(yè)績數(shù)據(jù)
1月29日晚間，天岳先進發(fā)布2023年度業(yè)績預(yù)告。根據(jù)預(yù)告，公司預(yù)計2023年實現(xiàn)營業(yè)收入12.3億元到12.8億元。
天科合達官微發(fā)文稱，2023年其營收超過15億元。
產(chǎn)能數(shù)據(jù)
來源：天岳先進2022年度報告
證券之星消息，天岳先進2024年1月29日在投資者關(guān)系平臺上答復(fù)投資者關(guān)心的問題：上海工廠的30萬產(chǎn)能是否已達產(chǎn)？天岳先進董秘回復(fù)稱：截至目前公司臨港工廠尚未達到原計劃年產(chǎn)能，但根據(jù)目前市場需求情況預(yù)計，原計劃臨港工廠年30萬片導(dǎo)電型襯底的產(chǎn)能產(chǎn)量將提前實現(xiàn)。
圖源：電子發(fā)燒友
綜合業(yè)內(nèi)各自媒體的統(tǒng)計估算，以6英寸導(dǎo)電型為主的碳化硅襯底片，天岳先進2023年產(chǎn)能約25萬片/年，天科合達約29萬片/年。
不管PK結(jié)果如何，外國確實已經(jīng)“卡”不住我們了
碳化硅單晶襯底的國產(chǎn)化，滿足了國家重大需求，帶動了眾多國內(nèi)企業(yè)進入下游器件、封裝和模塊產(chǎn)業(yè)，促使國內(nèi)形成了完整的碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，帶動了我國寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使得我國的新能源汽車和光伏等產(chǎn)業(yè)進入世界前列。
目前，碳化硅襯底基本可以滿足國產(chǎn)需求，無論從質(zhì)量還是產(chǎn)量上都實現(xiàn)了自主可控。經(jīng)過天科合達、天岳先進等一批國內(nèi)碳化硅企業(yè)多年的努力，外國已經(jīng)“卡”不住我們的脖子了。而且，從目前的發(fā)展勢頭來看，國內(nèi)碳化硅企業(yè)登頂全球市場之巔也是指日可待了。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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