1月25日,意法半导体发布2023年全年财报。财报显示,2023年全年净营收172.9亿美元,增速7.2%,毛利率47.9%。其中,2023年,意法半导体碳化硅产品全年收入为11.4亿美元,同比增长了60%以上。
多家国内碳化硅(SiC)行业上市公司也发布业绩预告,预计净利润实现增长。SiC衬底厂商天岳先进预计2023年营收12.3-12.8亿元,同比增长194.94%-206.93%;SiC金刚线切片机厂商高测股份预计2023年实现归母净利润14.4-14.8亿元,同比增长82.60%-87.67%;SiC长晶设备企业晶升股份2023年年度业绩预告显示,预计2023年年度实现归母净利润为6,800-7,800万元,同比增长96.90%-125.85%。
2023年半导体行业经历了上半年的下行调整到下半年的复苏回升,碳化硅行业厂商穿越周期,用业绩增长印证了重点突破领域新材料的增长空间。
碳化硅突破物理限制,是行业发展的关键材料
半导体材料是现代电子信息技术发展的基石,按时间先后可以划分为三代。第一代半导体材料以硅(Si)、锗(Ge)为代表,广泛应用于大规模集成电路,推动了微电子产业迅速发展。1990年起,信息时代的高速发展,推动了以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表的第二代化合物半导体材料出现。其电子迁移率高于单质材料,具有直接带隙且具有相对宽的带隙,因此制成的器件具有高频、高速的光电性能,是制作半导体发光二极管和通信器件的关键衬底材料。
近年来,新能源汽车、光伏、5G、特高压、轨道交通等各领域的发展,对器件材料的功率、电压、频率有了更高的要求。以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料突破了前代材料的物理极限,成为产业发展的重要方向。与前两代半导体材料相比,第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率,更高的饱和电子漂移速率,可以满足高温、高功率、高压、高频及抗辐射等更高要求的工作条件,已逐渐成为半导体材料领域最具前景的材料之一。
在第三代半导体材料中,碳化硅量产时间最早、市场规模以及应用范围最大。具有诸多显著优势,已成为发展第三代半导体的关键基础材料。当前,全球范围内新能源车的普及趋势逐步清晰,新能源汽车领域的应用进一步带动碳化硅渗透率提升,碳化硅的耐高压特性适配于800V高压快充车型,同时SiC方案可实现新能源汽车三电系统降本、增效。2023年,华为问界M9、小米SU7、小鹏G6、极氪X、智己LS6等标配碳化硅车型上市,新势力车企的高性能策略已强势拉动碳化硅渗透。东吴证券研报显示,预计2028年碳化硅全球市场规模有望达到66亿美元,22-28年CAGR高达32%。
衬底是产业链价值量所在,国内厂商加速布局
碳化硅器件产业链主要包括衬底、外延、器件制造(设计、制造、封测)多个环节。从工艺流程上看,首先由碳化硅原材料通过长晶形成晶碇,然后经过切片、打磨、抛光得到碳化硅衬底;衬底经过外延生长得到外延片;外延片经过光刻、刻蚀、离子注入、沉积等步骤制造成器件。
碳化硅器件与硅基器件存在明显不同,衬底成本占整个器件的47%,产业链70%价值量集中在衬底和外延环节,后道的器件设计、制造、封测环节仅占30%。SiC产业链价值量倒挂的现象说明上游衬底厂商掌握着核心话语权,是国产化突破的关键。
纵观海内外衬底行业竞争格局,海外龙头企业在碳化硅领域起步较早,全球导电型SiC衬底被Wolfspeed、Coherent(II-VI)、罗姆垄断。我国厂商正逐步加速产能布局,产业链玩家包含三安光电、天科合达、东尼电子、罡丰科技等企业,2024年内将有诸多产能即将释放。
由于碳化硅衬底成本较高,仍限制着产业应用放量,SiC衬底价格下降是实现商业化的关键因素。在这一发展过程中,同样要考虑衬底缺陷、大尺寸发展等关键问题。
罡丰科技聚焦关键环节,致力于实现国产自主可控
江西罡丰科技有限公司致力于大尺寸、低成本、高纯度的碳化硅衬底及外延的研发与生产,依托“原材料―长晶―晶体加工―衬底―外延”上游产业自主可控的先发优势,可以生产出纯度更高、成本更低的碳化硅产品。
罡丰科技已成功开发出独有化学气相沉积(CVD)制造SiC原材料的生产工艺,可大规模量产的低成本、高质量、高纯度、易控制、大颗粒SiC原材料。公司核心团队自2006年即研发碳化硅长晶炉,通过独有专利技术2-6英寸碳化硅衬底长晶炉,采用国际领先的边缘多晶+扩径技术,可生产的更低成本的碳化硅衬底。在晶体加工环节,罡丰科技联合国内主要的晶体加工设备公司,共同打造完全针对碳化硅的国产化晶体加工生产线,进一步降低成本费用,缩短晶体加工生产周期,提高良品率,实现自主、安全、可控。
罡丰科技打通了原材料、长晶炉、工艺整个上游产业链,可生产缺陷少、技术产品成熟的高质量衬底。依托于上游产业链工艺匹配的先进优势,公司生产的产品的良率较高。目前,罡丰科技的衬底已经过大量的客户的验证和测试,产品质量得到肯定。公司目前主要产品为6寸衬底,8寸长晶炉正在研发中,预计将于2024年推出8寸衬底。
2023年碳化硅企业的亮眼业绩、应用领域的渗透率增强,都在体现碳化硅行业的不断增长的发展前景。作为产业发展的关键新材料,其产品质量、产业应用前景、国产化率仍是行业内外关注话题。罡丰科技聚焦于碳化硅的核心衬底环节,其大尺寸、低成本、高纯度的碳化硅衬底将持续助力碳化硅产业链的国产化发展。
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