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目前大家对碳化硅的认识比较一致，普遍认为它是个好东西。
它具有高禁带宽度、高击穿电场、高热导率、高电子饱和漂移速率等显著特征，可以满足科技发展对高温、高功率、高压、高频等复杂场景的器件要求，在电力电子、新能源汽车、能源存储、智能制造、光伏、轨道交通等多个领域有广泛应用，被认为是先进生产力的代表，具有极高的产业价值，甚至成为当今资本疯狂下注的“黄金赛道”。
但是，大家也普遍认为：碳化硅实在太贵了，用不起啊。因此曾有业内人士指出：“在未来很长的一段时间内，碳化硅都只能攫取半导体材料中一块不大的市场空间。我们在分析碳化硅时，切不可盲目乐观。”
01.碳化硅为什么这么贵？
碳化硅之所以贵，与其高昂的成本息息相关。在碳化硅器件的制造成本结构中，衬底和外延是最重要组成部分，尤其是衬底，其成本占据最大比例，可达47%，是把碳化硅价格打下来的最大阻碍；外延成本占比约23%。
而衬底与外延的高成本完全取决于其高难度的制备工艺。
衬底方面，根据粉体大数据研究推出的《中国碳化硅衬底产业发展研究报告（2023～2026）》介绍，碳化硅衬底的技术难度主要有以下10点：
①碳化硅粉料合成不易，合成过程中的环境杂质多，难以获得高纯度的粉料。
②碳化硅单晶生长设备设计与制造技术复杂、严苛；
③在碳化硅单晶在 2300℃以上高温的密闭石墨腔室内完成“固-气-固”的转化重结晶过程，生长周期长、控制难度大，易产生微管、包裹物等缺陷；
④碳化硅存在 200 多种晶体结构类型，其中六方结构的 4H 型（4H-SiC）等少数几种晶体结构的单晶型碳化硅才是所需的半导体材料，在晶体生长过程中需要精确控制硅碳比、生长温度梯度、晶体生长速率以及气流气压等参数，否则容易产生多晶型夹杂，导致产出的晶体不合格；
SiC 衬底制备的主要难点
⑤碳化硅单晶生长热场存在温度梯度，导致晶体生长过程中存在原生内应力及由此诱生的位错、层错等缺陷；
⑥碳化硅单晶生长过程中需要严格控制外部杂质的引入，从而获得极高纯度的半绝缘晶体或定向掺杂的导电型晶体；
⑦气相传输法下，碳化硅晶体生长的扩径技术难度极大，随着晶体尺寸的扩大，其生长难度工艺呈几何级增长；
⑧碳化硅衬底作为莫氏硬度 9.2 的高硬度脆性材料，加工过程中存在易开裂问题，加工完成后的衬底易存在翘曲等质量问题；
⑨切片是碳化硅单晶加工过程的第一道工序，决定了后续薄化、抛光的加工水平，是整个环节的最大产能瓶颈所在；
⑩碳化硅切片的薄化主要通过磨削与研磨实现，但碳化硅断裂韧性较低，在薄化过程中易开裂，导致碳化硅晶片的减薄非常困难。
以上10个难点就给碳化硅衬底生产带来两个很被动的局面：生产效率低和良率低。
跟硅比它的长晶速度很低，硅是拉单晶的（液相法），碳化硅是PVT（气相法），碳化硅的速率比硅慢600倍，速度非常慢。硅的单晶能拉两层楼高、几米，碳化硅是按毫米计算的，毫米到米差两个量级。良率方面，做CPU的硅能做到零缺陷，但碳化硅现在是1000的量级，缺陷又差了两个量级，造成了缺陷多、速度慢。缺陷多就质量差（相对硅来说），可靠性就差，良率就低，器件筛选的比例就低。
外延方面，有水平的外延方式、水平的、垂直的、多片、单片的。但是目前主流用得多的还是单片水平气流的，一个月的产能是300-400片（单片），到8寸还是单片，这个效率就很低、产能很低，就得不停地堆炉子，一台炉子几百万，导致资产很高，设备折旧很贵，成本降不下来。
总之，以上种种因素导致了碳化硅价格居高不下，让很多下游市场望而却步。
02.把碳化硅价格打下来
不过，根据近期的相关行业信息看，碳化硅的价格正在被打下来，价格下跌正成为一种趋势。有业界人士透露，目前中国6英寸碳化硅晶圆代工价格，已降至每片1,200至1,800美元左右，较两年多前每片4000美元左右的代工价格已经暴跌了70%，这主要受益于碳化硅上游产业价格下降所致。2024年5月9日，天岳先进（SICC）在一份投资者关系报告中强调了碳化硅衬底价格下跌的两个内部原因：技术进步和规模效应。
从技术上讲，由于上面我们讲到碳化硅晶体生长速度很慢，那大家便想到通过和之前从4寸到6寸一样，从6寸扩大到8寸，随着面积的扩大，面积越大，成本越低。虽然8英寸的技术难度又上了一个台阶，但从国内厂商的表现来看，这些困难好像并没有难住他们。目前，晶盛机电、天岳先进、湖南三安等十多家中国公司已经进入了8英寸SiC晶圆的样品交付和小批量生产阶段。
在规模效应方面，碳化硅片厂商的前期投资项目目前已进入投资回报阶段，不少硅片企业已将生产重心转向8英寸硅片。例如，晶盛机电年产25万片6英寸和5万片8英寸碳化硅片的项目于2023年11月正式签约投产; 2024年2月，Cengol（北京世纪金光）的8英寸SiC加工线准备就绪并投入小批量生产; 2024年3月，科友半导体与俄罗斯N公司签署战略合作协议，共同开展“8英寸SiC完美晶体”项目，等等。
另一个对产业链成本构成有很大的影响的环节——设备市场也在悄悄发生变化。
长晶炉方面，虽然国产供应商尚未向国际主流碳化硅厂商实现设备供应，但在国内市场，国内碳化硅长晶设备主要市场份额已由国内厂商占据。北方华创、晶升股份为主力供应商，目前已向国内多家下游SiC材料主流厂商实现大批量交付。同时，双方均已成功开发了8英寸长晶设备，其中，北方华创已开发了3种机型。
切磨抛设备方面，尽管当下仍以国际厂商为主，但国产企业正在不断加速突破。据悉，高测股份、宇晶股份、德龙激光、特思迪、大族激光等切片设备厂商均在下游应用上取得了一定的突破。
外延设备方面，北方华创、晶盛机电、纳设智能、芯三代、中电科48所等，均已推出成熟的外延设备，8英寸外延设备也已研发成功。其中，晶盛机电还在2023年业绩说明会中表示，其8英寸碳化硅外延设备已经通过下游客户验证。
综合来看，技术突破、设备国产化推进、产能释放是目前将碳化硅价格打下来的三大原因。
当然，对于碳化硅目前的降价趋势，也有供应链从业者表示了担心：由于国内在碳化硅长晶、衬底等领域的厂商众多，如果有人率先掀起降价模式，恐怕将会迫使越来越多厂商跟进，进而引发碳化硅衬底的价格战。
然而，从全局来看，碳化硅价格的降低（虽然仍高于硅半导体）无疑将激发更多的下游应用，促进碳化硅技术和材料的渗透和采用，从而使整个行业保持良好的增长率。所以，大多数企业对此持积极态度。
参考来源：
[1]粉体大数据研究
[2]三安半导体：8英寸碳化硅降本还有哪些问题？.半导体在线
[3]国内碳化硅晶圆进展迅速，价格有所下降. 锐芯闻
[4]碳化硅暴跌30%，未来如何演变？.今日半导体
[5]碳化硅衬底价格战真的来了？. 集邦化合物半导体
（中国粉体网编辑整理/山川）
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