“國內(nèi)第三代半導體整個產(chǎn)業(yè)鏈都處在快速發(fā)展的進程中，天岳先進的襯底材料，不僅解決了國內(nèi)的進口替代，而且還向國外輸出，全球前十大功率半導體企業(yè)超過50%都是公司客戶。”天岳先進董事長、總經(jīng)理宗艷民日前做客《滬市匯·硬科硬客》時如是表示。

本期節(jié)目主題為“換道超車第三代半導體”，作為第三代半導體材料龍頭，宗艷民表示，在碳化硅襯底材料方面，天岳先進為我國第三代半導體的發(fā)展奠定了基石。

事實上，早在上世紀90年代，碳化硅單晶襯底卓越的半導體性能就被科學家發(fā)現(xiàn)，但碳化硅器件直到今天才走向大規(guī)模應用，宗艷民認為原因是“材料制備非常難，多缺陷”，而碳化硅器件應用進入規(guī)?；慨a(chǎn)后，還面臨著品質、供貨能力、交付能力等方面的問題。

談及碳化硅單器件的成本難題，宗艷民認為，在天岳先進的技術布局下，非常有信心降低成本，達到“硅基IGBT成本的2.5倍以下”。天岳先進已開啟8英寸碳化硅襯底的產(chǎn)業(yè)化布局，具備量產(chǎn)的先發(fā)優(yōu)勢，并且能夠達到6英寸的質量標準。

“我們非常愿意和器件端、外延端一起努力，形成一支‘聯(lián)合艦隊’，一起去推動技術迭代，把碳化硅襯底做成最優(yōu)，成本最低，這是我們的夢想。”宗艷民坦言。

 本土供需缺口縮小并開始走出國門

第三代半導體行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮螅騺碜云涓咝Ф?jié)能的特性。以碳化硅、氮化鎵為代表的寬禁帶半導體材料是半導體產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。

法國知名半導體咨詢機構Yole數(shù)據(jù)顯示，2022年碳化硅器件市場規(guī)模為17.94億美元，氮化鎵器件市場規(guī)模為14.8億美元，其中射頻器件13億美元、功率器件1.8億美元。

“它在國際上，統(tǒng)稱為寬禁帶功率半導體，在我們國家，俗稱第三代半導體。”據(jù)宗艷民介紹，與傳統(tǒng)半導體材料相比，第三代半導體具有高寬禁帶、高擊穿電場、高導熱率、高電子遷移率等特性，采用寬禁帶半導體材料制備的半導體器件，不僅能在更高的溫度下穩(wěn)定運行，適用于高電壓、高頻率場景。

“在有些應用場景，可以降低功耗超過50%。所以現(xiàn)在大家公認在應用端，碳化硅器件有明顯節(jié)能效果，是綠色器件，對系統(tǒng)裝置而言能降低體積，減少成本。”宗艷民表示。

“十四五”規(guī)劃將“碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體發(fā)展”明確列入科技前沿領域攻關項目。近年來，國內(nèi)第三代半導體整個產(chǎn)業(yè)鏈都處在快速發(fā)展的進程中。

一個表現(xiàn)是，以襯底和外延為主的材料端，不僅能夠滿足國內(nèi)需求，完成了碳化硅襯底的全部進口替代，還實現(xiàn)了向海外的輸出。

“天岳先進的襯底材料，不僅解決了國內(nèi)的進口替代，而且還向國外輸出。”據(jù)宗艷民介紹，全球前十大功率半導體企業(yè)超過50%都是天岳先進的客戶，并且簽訂了合作長單，同時也部分成為天岳先進的主供貨商。

“因此，在碳化硅襯底材料方面，天岳先進為我國第三代半導體的發(fā)展奠定了基石，開好了路，同國內(nèi)產(chǎn)業(yè)同行一起走向全球的前列。”宗艷民表示。

碳化硅器件應用仍處起步驗證階段

事實上，早在上世紀90年代，碳化硅單晶襯底卓越的半導體性能就被科學家發(fā)現(xiàn)。為何直到今天，碳化硅器件才走向大規(guī)模應用？

天岳先進成立于2010年，是國內(nèi)較早從事碳化硅半導體材料的公司。經(jīng)歷過行業(yè)的發(fā)展變遷，宗艷民認為，首先碳化硅面臨著制作工藝方面的技術難題，“材料制備非常難，多缺陷”。

一個難題是，碳化硅單晶生長工藝條件極度苛刻，生產(chǎn)工藝都采用PVT法（即氣氛熱化學蒸汽相沉積法），在高溫下存在多因多果導致材料缺陷眾多，實現(xiàn)規(guī)?；⒌腿毕?、高品質、低成本襯底供應成為制約碳化硅行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

“我們對缺陷的表征方法和控制手段進行一些技術研究，可以規(guī)模化提供低缺陷高品質襯底，大幅地提高了生長效率和良率，對下游品質的提升和成本控制都有很好的幫助。”宗艷民表示。

宗艷民進一步指出，近幾年，包括天岳在內(nèi)的碳化硅單晶襯底企業(yè)，攻克了一系列國際技術難題，全面掌握碳化硅單晶制備全流程關鍵技術，才實現(xiàn)了碳化硅襯底規(guī)模化生產(chǎn)的自主可控，部分技術甚至已經(jīng)走在國際前列。

宗艷民認為，整體來看，碳化硅器件應用仍處于起步階段。

“碳化硅器件必須得改變系統(tǒng)應用的裝置才能發(fā)揮優(yōu)勢，并非簡單的替代。它在終端的應用需要經(jīng)過漫長驗證，有些驗證甚至長達兩年才能開始大幅推廣。”宗艷民指出，碳化硅器件應用目前還處于一個起步驗證的階段，下游器件端的量還都沒那么大，在電動汽車，光伏、儲能、白色家電等領域都在加快應用。

而由于起步階段還未開始放量，碳化硅器件應用一旦進入規(guī)?；慨a(chǎn)，就會暴露出一系列關于品質、供貨能力、交付能力的問題。

“第三代半導體要求的可靠性非常高，天岳先進近年來服務的國際大廠也對品質極其看重，一旦規(guī)?；帕?，他們就會特別關注品質的穩(wěn)定持續(xù)和按期交付的能力。”宗艷民提及。

而成本控制也成為行業(yè)快速發(fā)展中繞不開的一個話題。

現(xiàn)場有嘉賓提及，碳化硅真正的競爭對手是性價比非常優(yōu)秀的硅基IGBT產(chǎn)業(yè)。IGBT已經(jīng)從8英寸的主流開始向12英寸切換，而現(xiàn)在6英寸的碳化硅單器件成本大約是IGBT的5~6倍。碳化硅的單器件成本需做到IGBT的2.5倍以下，才有可能進入大規(guī)模商業(yè)化應用時代。

對此宗艷民持樂觀態(tài)度，認為在天岳先進的技術布局下，非常有信心降低成本，達到“2.5倍”的標準。

“天岳先進在半絕緣襯底、車規(guī)級襯底應用已經(jīng)走在國際前列，并且在下一代8英寸產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化布局上獲得國際大廠的廣泛認證，具備8英寸產(chǎn)品量產(chǎn)的先發(fā)優(yōu)勢，也完全可以達到6英寸的質量標準。”宗艷民表示。

行業(yè)高速成長或將實現(xiàn)超預期發(fā)展

業(yè)界普遍認為，第三代半導體未來還有很大的成長空間。Yole數(shù)據(jù)預測，2028年碳化硅市場規(guī)模將達89.06億美元，氮化鎵市場規(guī)模將達47億美元。

宗艷民認為，到2028年，實際數(shù)據(jù)可能不會止步于此。

“從我們材料端掌握的信息來看，實際數(shù)據(jù)表現(xiàn)很可能會超過Yole的預期。國內(nèi)外包括博世、英飛凌等大廠的擴產(chǎn)速度和布局力度都非常大，整個產(chǎn)業(yè)都將進入高速成長期。”宗艷民表示。

此外數(shù)據(jù)顯示，近三年還有眾多新手玩家擠進第三代半導體賽道，新成立的碳化硅相關公司達到514家，氮化鎵相關公有司32家。

這一行業(yè)盛況在宗艷民看來，仿佛在開展一場世界杯足球比賽。

“現(xiàn)在是預選賽，大家都還可以參賽，或許有些虛假繁榮。一旦進行淘汰賽，就都離不開經(jīng)濟屬性了。每個行業(yè)最后也就剩那幾家。”宗艷民認為，“還是要冷靜地去進入一個藍海市場，參與行業(yè)未來的發(fā)展。”

宗艷民進一步指出，行業(yè)淘汰賽或許不會像光伏等產(chǎn)業(yè)一樣慘烈、形成產(chǎn)量競爭，但企業(yè)如果沒有一定技術儲備，很難進入到?jīng)Q賽圈。

“總體來講，對小廠而言競爭會很激烈，但對龍頭公司而言影響不大。”宗艷民指出，由于小廠供貨方面難以保證，企業(yè)可能不太敢采用小廠的貨源，尤其是用在汽車上的，一旦出現(xiàn)安全事故，對品牌的影響力巨大。

“未來碳化硅應用是一個巨大的藍海市場，這個沒什么爭議，只是看在會2024年還是2025年到來。我們還是要加大技術研發(fā)，迎接藍海市場到來。”宗艷民表示。

天岳先進更長遠的一步，也將會繼續(xù)深耕材料端，致力于服務和支持下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

據(jù)宗艷民介紹，使用碳化硅技術的新能源車型已經(jīng)受到市場的高度關注。此外，第三代半導體在5G通信、光伏新能源發(fā)電、儲能、新能源汽車充電樁、城際高速鐵路和城市軌道交通、大數(shù)據(jù)中心的綠色電源等領域都能發(fā)揮重要作用，在電網(wǎng)及特高壓領域也有廣泛的應用前景。

宗艷民期望，天岳先進能夠與華潤微、芯聯(lián)集成等龍頭芯片制造商一起，上下游加強協(xié)作，加快技術迭代，共同推動和發(fā)展我國第三代半導體產(chǎn)業(yè)。

“我們非常愿意和器件端、外延端一起努力，形成一支‘聯(lián)合艦隊’，一起去推動技術迭代。天岳先進期望成為碳化硅襯底領域的‘臺積電’，把碳化硅襯底做成最優(yōu)，成本最低，這是我們的夢想。”宗艷民坦言。 

（來源：央廣網(wǎng)）