资本蜂拥的碳化硅衬底市场，各大项目进展如何？
碳化硅作为第三代化合物半导体的重要代表，近年来已然成为企业重金押宝的一大热门赛道。其中，碳化硅衬底虽然技术制程非常复杂，但其对碳化硅晶圆的产能有着至关重要的影响，且具有更高的产品附加值，国内外企业纷纷加大对碳化硅衬底的研发和生产。
但
可喜的是，近几年，国内对第三代半导体产业的投资热度居高不下。仅就碳化硅衬底而言，在2022年上半年，就有多家企业宣布加码投资，而原有的碳化硅衬底项目也在2022年上半年取得新进展。
01
2022年上半年
新增/规划新增碳化硅衬底项目
衬底是碳化硅产业链极为关键的一环，国内拥有相关技术的企业数量并不多。且半导体产业自身存在高风险、高投入、高技术门槛、长周期等特点，产业布局需要有序推进，企业在扩产时更需冷静，因此，2022年上半年新增/规划新增的碳化硅项目并不多。
据化合物半导体市场不完全统计，2022年上半年，国内新增/规划新增的碳化硅衬底项目主要有：
图表1.2022年上半年国内新增/规划新增碳化硅衬底项目（金额单位为：亿元）
其中，晶盛机电在2022年3月宣布将碳化硅衬底晶片生产基地项目从增发预案中删除，后续拟使用自有资金及其他融资方式投入，不影响未来碳化硅整体布局和发展。
晶盛机电原拟募资不超过57亿元，投向碳化硅衬底晶片生产基地项目、12英寸集成电路大硅片设备测试实验线项目、年产80台套半导体材料抛光及减薄设备生产制造项目以及补充流动资金。
据悉，晶盛机电创建于2006年12月，目前已组建原料合成+长晶+切磨抛的中试产线,，并完成6-8英寸长晶热场和设备开发，产出6英寸衬底，在总厚度变化率（TTV）可稳定达到＜3μm。
另一方面，在新增/规划新增项目之外，原有的碳化硅衬底项目也在2022年上半年迎来新进展。
02
碳化硅衬底项目喜迎新进展
据化合物半导体市场不完全统计，2022年上半年公布新进展的碳化硅衬底项目主要有：
图表2.2022年上半年碳化硅衬底项目进展
其中，天岳先进是国内“碳化硅第一股”，其山东济南、济宁的碳化硅衬底生产基地主要生产半绝缘型衬底；上海临港项目则定位为6英寸导电型碳化硅衬底生产基地，满足下游电动汽车、新能源并网、智能电网、储能、开关电源等碳化硅电力电子器件应用领域的广泛需求。
值得一提的是，上海临港项目已纳入国家布局，且被上海市政府列为2021年、2022年上海市重大建设项目。
天科合达于2006年9月由新疆天富集团、中国科学院物理研究所共同设立。公司总部位于北京市大兴区，拥有一个研发中心和一个集晶体生长-晶体加工-晶片加工-清洗检测于一体的全套碳化硅晶片生产基地；全资子公司新疆天科合达蓝光半导体有限公司位于新疆石河子市，主要进行碳化硅晶体生长。
目前，天科合达已重启IPO，现正接受中金公司的上市辅导。
露笑科技自2020年以来先后两次募资，均投向碳化硅项目。第一次是在2020年4月，于2021年3月完成，实际募集资金6.43亿元，投向新建碳化硅衬底片产业化项目、碳化硅研发中心项目和偿还银行贷款。
2021年11月，露笑科技发布了《2021年度非公开发行A股股票预案》。2022年5月16日，该预案获审核通过，露笑科技拟募资25.67亿，用于第三代功率半导体(碳化硅)产业园项目、大尺寸碳化硅衬底片研发中心项目和补充流动资金。
对于前后两次募投项目的区别，露笑科技表示，2021年的募投项目是前次募投项目的延伸与拓展。据悉，露笑科技在2020年度募资建设6英寸导电型碳化硅衬底片和4英寸半绝缘型碳化硅衬底片项目的基础上，拟再次通过非公开发行股票的方式，募集资金扩大6英寸导电型碳化硅衬底片的产能规模。
项目进度方面，2022年4月1日晚，露笑科技在披露增发事项的二次反馈意见回复中提及，“新建碳化硅衬底片产业化项目”“碳化硅研发中心项目”两个募投项目正在有序推进中，进度符合预期。
03
SiC市场将迎高速成长
国内厂商存广阔替代空间
第三代半导体被赋予战略意义，并在2021年列入十四五规划后，迅速成为超级风口。其中，碳化硅作为第三代半导体的“课代表”，市场发展十分迅速。
碳化硅产业链中，衬底材料技术难度高、成本占比高。就发展水平而言，尽管目前国内在衬底环节已涌现出不少有代表性的企业，但国内外在碳化硅衬底方面存在的技术差距，却非一朝一夕可以逆转。
据化合物半导体市场了解，目前国内主要以4英寸碳化硅衬底为主，部分企业虽已在6英寸领域取得突破，但良率仍存在差距；国际一线大厂则以6英寸为主，多家厂商已实现了6英寸碳化硅衬底的稳定供应。
差距在8英寸碳化硅衬底上更为明显。
国际企业方面，Wolfspeed、罗姆、II-VI均在2015年就已展示了8英寸碳化硅衬底，其中Wolfspeed还在2019年5月宣布投入10亿美元（约64.6亿人民币）建设新工厂，并在今年4月开始生产8英寸碳化硅等产品；英飞凌在2020年9月宣布其8英寸 SiC晶圆生产线已经建成；罗姆旗下SiCrystal公司预计2023年左右开始量产8英寸衬底、2025年量产8英寸SiC器件；Soitec在2022年5月发布了8英寸碳化硅衬底产品，其还在2022年3月启动新晶圆厂建设计划，将用于6英寸、8英寸SmartSiC晶圆制造，预计2023年下半年建成投产...
可以看到，国际企业对于8英寸碳化硅衬底的量产已提上日程。相较之下，天科合达、天岳先进、中科院物理研究所等中国企业/科研机构则仍处于8英寸碳化硅衬底的研发阶段。
但也有例外。2020年10月，据山西日报报道，中电科旗下山西烁科晶体公司完全掌握4-6英寸衬底片“切、磨、抛”工艺，同时8英寸衬底片已经研发成功；2022年1月，烁科晶体实现8英寸N型碳化硅抛光片小批量生产。
可以看到，尽管存在差距，但中国正在加速追赶。另一方面，尽管碳化硅在5G、雷达、国防军工、新能源汽车、光伏、轨道交通、储能等领域的应用前景十分广阔，但碳化硅的下游应用目前大多处于研发阶段，碳化硅衬底现正处于爆发式增长的前夜，大量资金在此刻涌入，有望缩短中外之间存在的技术差距，在碳化硅实现大规模应用之时，在一定程度上实现国产化替代。
为什么硅仍然是目前半导体衬底的首选材料？
一. 硅作为首选材料的原因？
1. 半导体特性
硅是一种非常优秀的半导体材料，其带隙为1.12 eV，适中且适合多数电子器件的工作需求。硅的电子迁移率和空穴迁移率也较为理想，适合制造高性能的芯片。
2. 晶体结构
硅能够通过直拉法（Czochralski法）和区熔法等工艺制备出高质量的大尺寸单晶。硅晶体结构完善，晶格缺陷少，有利于生产高性能的集成电路。
图：硅晶圆的生产过程
3. 成本
硅是地壳中含量第二丰富的元素（约占26.7%），其原材料（石英）非常丰富且廉价。相较于其他半导体材料如砷化镓（GaAs）和碳化硅（SiC），硅的提取和制备成本显著较低。
4. 加工性
硅具有良好的机械强度和化学稳定性，能够承受复杂的制造工艺。现有的半导体制造工艺（光刻、扩散、离子注入等）都是基于硅材料开发的，因此硅晶圆的加工工艺成熟且成本低。
5. 热稳定性
硅在高温下具有优异的稳定性，能够在高达1100°C的温度下保持其晶体结构和性能稳定。这使得硅能够适应现代芯片制造中高温工艺步骤的需求。
二. 其他材料的挑战？
尽管有其他材料如砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等，它们也具备优良的半导体特性，但它们在成本、加工性、热稳定性等方面存在一些挑战：
砷化镓（GaAs）：电子迁移率高，但材料脆性大，制造成本高，且不易制备大尺寸单晶。
碳化硅（SiC）：带隙宽，适合高温高压应用，但晶体生长困难，成本高。
氮化镓（GaN）：具有优良的电子特性和热稳定性，但材料合成复杂，成本高。
其实，硅作为半导体材料具有多方面的优势，包括良好的半导体特性、高质量的晶体结构、低廉的成本、成熟的加工工艺和优异的热稳定性。这些因素使得硅成为制造芯片的首选材料，尽管在特定应用领域其他材料也有其独特的优势。
<以上，完结。>
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