本文來自微信公眾號“AI芯天下”，作者/方文三。
碳化硅外延片，是指利用碳化硅材料進(jìn)行外延生長的片狀材料。
這個行業(yè)雖然在國內(nèi)尚屬于新興行業(yè)，但卻因其在半導(dǎo)體、光電、新能源等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊而備受關(guān)注。
襯底推動產(chǎn)業(yè)化整體進(jìn)程
根據(jù)襯底類型進(jìn)行劃分，可將碳化硅器件分為半絕緣型和導(dǎo)電型兩種技術(shù)路線。
①半絕緣型：主要用于5G通信、車載通信、國防應(yīng)用、數(shù)據(jù)傳輸、航空航天等領(lǐng)域。
②導(dǎo)電型：主要用于電動汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、數(shù)據(jù)中心、充電等基礎(chǔ)建設(shè)。
碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈價值量倒掛，關(guān)鍵部分主要集中在上游端，其中外延環(huán)節(jié)成本占23%。
而襯底制造技術(shù)壁壘最高、價值量最大。
既決定了上游原材料制備的方式及相關(guān)參數(shù)；
同時也決定著下游器件的性能，是未來碳化硅大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的核心。
目前，SiC襯底市場重心向大尺寸襯底轉(zhuǎn)移，更大的襯底尺寸，意味著單片芯片數(shù)量的提升以及產(chǎn)出率和利用率的提高。
基于SiC襯底，外延環(huán)節(jié)普遍采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)獲得高質(zhì)量外延層，隨后在外延層上進(jìn)行功率器件的制造。
外延片，兵家必爭之地
而在產(chǎn)業(yè)化的道路上，如Wolfspeed、昭和電工等國際巨頭多數(shù)是IDM公司，而且占據(jù)絕大多數(shù)的市場份額。
但國內(nèi)玩家也在不遺余力的奮起直追，比如被華為投資的瀚天天成，已經(jīng)可提供標(biāo)準(zhǔn)的3英寸、4英寸和6英寸碳化硅外延晶片。
此外，號稱國內(nèi)第一家從事SiC外延片市場營銷、研發(fā)和制造的民營企業(yè)，也開始提前布局8英寸下一代SiC工藝關(guān)鍵技術(shù)。
此外，后晉者?？瓢雽?dǎo)體2萬片的SiC外延片項(xiàng)目投產(chǎn)，未來將朝著5萬片的目標(biāo)前進(jìn)。
外延片主要用來生產(chǎn)制作功率器件與傳感器。
而功率器件與傳感器領(lǐng)域的器件制造一般使用180-900nm制程就能滿足，這個制程的設(shè)備都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化；
而且大尺寸半導(dǎo)體外延片的核心設(shè)備包括外延生長爐也在逐步國產(chǎn)化。
國內(nèi)行業(yè)市場及企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，中國半導(dǎo)體外延片行業(yè)市場規(guī)模呈現(xiàn)逐年上漲態(tài)勢，2022年中國半導(dǎo)體外延片行業(yè)市場規(guī)模為108.9億元，其中占比最重的為12英寸，占比45.27%。
中國半導(dǎo)體外延片產(chǎn)量及需求量呈現(xiàn)逐年上漲態(tài)勢，產(chǎn)量從2015年的566.4萬片上漲至2022年的1601.5萬片。
從產(chǎn)品市場應(yīng)用情況來看，包括光電，電子和電力和微波射頻。
其中主要應(yīng)用是光電領(lǐng)域，2022年全球銷量市場份額占比48.88%。
目前全球主要廠商位于美國，歐洲，中國和日本。包括NTTAT，晶湛半導(dǎo)體，Wolfspeed，Sumitomo，EpiGaNa等。
中國主要廠商為晶湛半導(dǎo)體，江蘇能華和蘇州納維科技。預(yù)計(jì)未來幾年行業(yè)競爭將更加激烈，尤其在中國市場。
我國外延技術(shù)近幾年進(jìn)步顯著，正在縮小與其他國家的差距。
億渡數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)目前已有15家企業(yè)已在外延片環(huán)節(jié)布局，新項(xiàng)目投資額約為200多億元。
目前我國有十幾家專業(yè)從事外延片生長的廠商，如三安光電、士蘭明芯、乾照光電等。
中國半導(dǎo)體外延片市場的集中度相對較高，主要由少數(shù)大型企業(yè)主導(dǎo)。
其中主要參與者為金瑞泓、上海新昇、中國有研、華光光電等。
主導(dǎo)企業(yè)在半導(dǎo)體外延片產(chǎn)能方面具備一定的優(yōu)勢，這使得市場的產(chǎn)能相對較為集中。
少數(shù)大型企業(yè)擁有大規(guī)模的外延片生產(chǎn)線，能夠滿足較大部分的市場需求。
政策對外延片產(chǎn)業(yè)的引導(dǎo)和支持
政府提供資金和資源支持，鼓勵企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行外延片制備技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，推動技術(shù)水平的提升。
政府鼓勵企業(yè)投資建設(shè)外延片生產(chǎn)線，提供財(cái)政和稅收優(yōu)惠政策，加強(qiáng)對外延片產(chǎn)業(yè)的扶持和引導(dǎo)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈的完善和發(fā)展；
政府政策鼓勵和支持半導(dǎo)體外延片的國產(chǎn)化進(jìn)程。政府提供資金和政策支持，鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入；
提高國產(chǎn)外延片的質(zhì)量和性能，減少對進(jìn)口外延片的依賴，提高國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自主性和競爭力。
產(chǎn)業(yè)鏈分布與潛力巨大的藍(lán)海市場
上游為半導(dǎo)體外延片原材料，主要為多晶硅、石墨坩堝、拋光液等；
產(chǎn)業(yè)鏈中游為半導(dǎo)體外延片生產(chǎn)商；
產(chǎn)業(yè)鏈下游為集成電路、半導(dǎo)體分立器件等。
從上游襯底來看，我國企業(yè)產(chǎn)品在良率、缺陷控制、可靠性、成本等方面與國際巨頭差距巨大，高度依賴外延企業(yè)做產(chǎn)業(yè)配合。
從下游器件來看，新能源汽車、5G通訊、光伏發(fā)電等行業(yè)對SiC功率器件需求持續(xù)增長，對上游SiC外延片的需求也同步增長。
存在較大的進(jìn)口替代空間
近年來，受益于下游功率器件、CIS和PMIC等模擬器件市場規(guī)模的高速增長，半導(dǎo)體硅外延片的市場需求也持續(xù)擴(kuò)張。
未來，隨著越來越多元的智能終端及可穿戴設(shè)備的推出、新能源汽車、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)等新應(yīng)用的普及；
MOSFET、晶體管等功率器件及CIS、PMIC等模擬芯片產(chǎn)品的使用需求和應(yīng)用范圍均將進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體硅外延片的市場需求將持續(xù)增長。
預(yù)計(jì)到2024年，中國大陸半導(dǎo)體硅外延片約當(dāng)8吋需求量將達(dá)到216.5萬片/月；
而中國大陸半導(dǎo)體硅外延片約當(dāng)8吋供給量約為148.0萬片/月，缺口達(dá)68.5萬片/月。
細(xì)分市場增速與對應(yīng)外延片發(fā)展趨勢
①光伏逆變器：根據(jù)中信證券數(shù)據(jù)，2020年SiC器件在光伏逆變器市場滲透率約為10%，2025年預(yù)計(jì)達(dá)到50%。
預(yù)計(jì)2025年應(yīng)用在光伏逆變器領(lǐng)域的SiC外延片全球及中國市場規(guī)模分別約為35.62億元和8.21億元，CAGR分別為51%和53%。
②軌道交通：CASA預(yù)測，2030年軌道交通領(lǐng)域SiC器件占比將達(dá)到30%，2025年按15%計(jì)算。
預(yù)計(jì)2025年中國市場由地鐵及高鐵帶動的SiC功率器件需求為2.6萬件，由此帶來的SiC外延片中國及全球市場規(guī)模分別為3.3、13.8億元。
③充電樁：2019年中國充電樁保有量世界占比達(dá)60%，按2025年占比70%計(jì)算。
預(yù)計(jì)2025年應(yīng)用在新能源汽車充電樁領(lǐng)域的SiC外延片全球及中國市場規(guī)模分別為17.31億元和12.12億元。
④新能源汽車：根據(jù)Yole和英飛凌數(shù)據(jù)，2020年SiC器件在新能源汽車市場滲透率約為4%，2025年預(yù)計(jì)達(dá)到20%。
預(yù)計(jì)2025年新能源汽車SiC外延片全球及中國市場約為160、78億元，CAGR分別為92%和97%。
結(jié)尾：
外延片終端應(yīng)用領(lǐng)域的持續(xù)高速增長，受益于中資、外資半導(dǎo)體企業(yè)紛紛在中國建設(shè)晶圓廠，外延片生產(chǎn)設(shè)備的國產(chǎn)化率提高，國內(nèi)眾多外延片廠商不斷對外宣布擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。
基于此，半導(dǎo)體外延片行業(yè)高景氣度有望延續(xù)，眾多優(yōu)質(zhì)投資標(biāo)的將浮出水面。
部分資料參考：智研咨詢：《2023年中國半導(dǎo)體外延片行業(yè)現(xiàn)狀分析》，QYResearch：《2023年全球與中國氮化鎵（GaN）外延市場調(diào)查報(bào)告》，禾穀資本：《碳化硅外延片——投資機(jī)會與前景展望》，穩(wěn)正資產(chǎn)：《國產(chǎn)替代正當(dāng)時，半導(dǎo)體外延片增長后勁足》
