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第三代半导体专家交流纪要

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发表于 2021-11-13 18:56:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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要点总结:
1.     碳化硅主要可应用于电力电子器件微波射频两个领域,细分领域包括车、光伏、消费电子等。
2.     碳化硅功率器件应用于新能源车领域的可期望市场空间较大,预计未来后可达500亿美金每年。
3.     碳化硅于新能源车上的应用,70%用于主逆变器,OBCDC/DC各占15%
4.     不同尺寸碳化硅市场占比:导电型4寸:6=3:7;半绝缘型4寸:6=7:3。价格方面:4寸碳化硅价格约2700人民币一片,6寸约7500人民币一片。
5.     国外8寸碳化硅已研发成功,但仍未投入市场使用。
6.     碳化硅去年全球市场有效产能约22万片,CreeII-VISicrystal三大厂商约占全球产能80%
7.     碳化硅器件价值拆分:衬底50%,外延20%,工艺20%,封装10%
8.     碳化硅衬底生产目前主流方法是PVT法,但成本高,效率低。未来液相法有望取代PVT法成为主流。
Q:目前SiCGaN市场规模及具体应用的细分领域(这些细分领域车、光伏、风电、充电桩的市场规模和增速)
A碳化硅主要是在用在两个领域,第一个主要是电力电子器件。电力电子器件去年市场规模差不多78亿美金左右,衬底基本上占了器件的大概一半左右,所以大概是4亿美金左右。这一块主要是指功率器件,应用的主要细分领域包括:25%用于光伏逆变器,25%用于电源,25%用于一些UPS以及一些消费电子等等,车上的应用量大概只占到10%左右,然后剩下的用于一些其他领域。
另一个则是微波射频这块,这一块实际是碳化硅和氮化镓是都会用到的,是在碳化硅的半绝缘衬底上外延了氮化镓。微波射频主要是用在5G这个领域,整个市场差不多也将近8亿美金左右,细分到衬底则是占了20%左右。氮化镓还有另一块——硅基氮化镓,它主要还是处在消费电子应用领域以及中低压,现在主要的应用就是快充,这块的市场去年大概1亿美金左右。
增速方面,从功率器件和微波射频两个领域来讲,功率器件这一市场的增速和体量都要大于微波射频。微波这一块实际上去年已经达到了一个顶峰,今年应该会往下滑,实际上应该不会有增速了,今年的体量应该没有去年大,因为5G的建设现在已经放缓。所以第三代半导体真正的应用领域还是在功率器件或者电力电子器件这一块,而这一块更大的市场渗透主要又包括两大块,一个是新能源汽车,这一块目前也就10%,另一块光伏逆变器也会持续的增加功率器件这块基本上增速平均是在30-40%左右。
Q:拆解一下各个细分领域的一个价值量,比如说目前新能源车它的一个销量情况,以及它单车的一个第三代半导体的用量。
A功率器件这块实际上更多的希望还是在新能源车这一块,因为这块市场可期望的空间比较大,现在本身渗透的比较少,10%左右。这一块它的渗透实际上也就取决于两块,一是新能源车本身对燃油车的替代,以及在新能源车里头,碳化硅对硅的替代。整体局势还是向好,将来最大的市场体量也就是在这。碳化硅不可能完全取代硅,因为硅毕竟还是一个价格优势。碳化硅材料太贵,材料价格贵了100倍,做到最终器件的器件成本会下来一点,系统成本也会下降一点,但总体来讲现在还是贵,所以意味着将来到了某一个阶段市场比较饱和的时候,碳化硅跟硅会是一个平分天下的状态,硅的IGBT,碳化硅的MosfetSBD,还有硅的快恢复管,也就是三极管二极管。
大概这个市场渗透15年之后,碳化硅和硅的市场体量会是各500亿美金一年。现在是8亿美金,按10年或者15年达到这个体量,可以算一下每年的增长率。前面的速度可能相对会慢一点,等到5年之后或者2025年左右会有一个更快的推进,原因就是到那时候材料的价格应该会来比较大的一个提升,一方面技术在提升,另一方面那时8寸碳化硅也会进入到市场,大尺寸的降成本效益会更明显。
实际上这几年在其他一些领域也是会有机会,比如光伏逆变器这块。光伏这个产业这几年也在翻转,体量也在提升。实际上投资多少光伏就会需要多少光伏逆变器,所以碳化硅在这一块实际上渗透的机会还是很多,现在已经到25%了,还有75%在近两三年之内,它在这一块的市场和车用的市场会是相当的。当然,经过两三年之后,车用市场的体量那就要远远大于光伏了。因为光伏这边即便它饱和了,每年也就是大概50亿美金,跟500亿还是有数量级的差别。
在消费电子的快充这个领域,这个市场不是太大。去年就1亿美金,今年成熟了后大概2亿,以后实际上在这块领域都不会超过10亿美金,所以硅基氮化镓在这块领域的市场增值需要找到新的突破口。它在车上的使用虽然大家都在说,但实际上不会那么快。车上的使用包括三大块,一块是最核心的主逆变器,这一块对器件的要求最高,用的器件最多。还有两块,一个是OBC,车载充电桩,还有一个DC/DC这两块对器件的使用相对少一些,对器件的可靠性上要求没有主逆变器这么高,所以我想硅基氮化镓在这两块相对而言会更快的渗透进去,但即便是在这两个领域渗透,应该也是两三年之后的事了。所以硅基氮化镓在这几年要想找到更大的一个市场,实际上它要在车外寻找机会。
车外的机会也会有的,比如光伏逆变器中家用的微型逆变器,这一块硅基氮化镓就会比较有优势,因为它功率要求不高。其他比如一些UPS,还有一些小型的商用的电源,或者大家熟知的数据中心。数据中心这块实际上真正的体量大起来也不小,因为数据中心对电耗成本是很敏感的,所以在这一块硅基氮化镓实际上也可以有比较好的渗透。
Q:刚刚说新能源车上面有三块用到碳化硅,然后它的一个价值量是多少,然后比如说像充电桩,还有说基站里面这种PA用到这种第三代半导体的价值量大概是多少,因为这样的话我们相当于可以用单个的价值量再乘以它整个的一个量的情况去测算。
A一辆车大概用到硅的话大概有700美金左右。碳化硅价格基本上它的2.5-3倍左右。具体分的话,主逆变器占了70%OBCDC/DC各占15%今年大概我们国内大概会有200万-250万辆新能源车,其中能有20%用上碳化硅我觉得就不错了,去年只有10%
另一方面,基站上的PA,基本上还是以4寸的碳化硅为主。一个4寸片碳化硅的价格大概1万人民币左右,可以用于3个基站。所以一个基站在材料这个方面大概也就是3000人民币,材料成本占整个器件成本10%,所以基站上1PA成本大概3万人民币,所以看下有多少个基站就能算出这个市场体量了。
Q:碳化硅衬底是有46寸跟8寸,想问一下不同尺寸,它的一个性能特点跟适用的场景是不是有差异?然后能不能分享现在目前的一个价格的情况?每一个尺寸加大了之后,一个芯片的成本降低大概是有多少?
A碳化硅在化工半导体和逻辑电路上的使用还不太一样。基本上,在尺寸上,有大的就不用小的。刚才讲的两个领域,一个微波射频,一个电力电子器件。电力电子器件现在用的是导电的,6寸的占了70%市场,4寸的占了30%至于做什么器件,4寸的二极管三极管都有做,6寸的二极管三极管也都有做。实际上假如有更多的6寸,我想4寸就没人用了。原因就是因为6寸现在市场供应还不够,所以市场还有4寸的空间。有一天6寸有足够的供应,那可能4寸就完全没人用了。4寸的现在价格基本上大概2700人民币一片,6寸的大概7500人民币一片。
整个半导体材料的一个逻辑:尺寸越大,它的最终的下游的成本就会降低。材料成本基本是同比例在上升,但是下游的流片成本的增加就很少。流片成本增加很少,工艺成本增加很少,一直流片也可以做更大的晶圆,更大的晶圆里可以取出更多的器件,所以最后单个的器件成本就会下降。
目前导电的主要是6寸,但半绝缘基本上倒过来了,4寸占多数:4寸占了70%6寸占30%6寸基本上都是在国外,国内实际上不管是在导电还是半绝缘,都是停留在4寸这个阶段。导电这一块,天科合达6寸已经开始可以小批量的供货,但半绝缘这一块6寸应该是一片都没有过。8寸现在全世界市场上应该还没有流通,但是实际上国外已经有研发成功,Cree、II-VI、Sicrystal都研发成功了,但真正用到器件上应该还没有。我相信最快会用到器件上的应该是Cree,因为Cree自己有下游器件线,自己做材料,而且它现在在纽约的8寸线也正在建,明年年底应该就可以投入使用,那时候它可能会有8寸的器件首次投向市场。我想Cree作为传统的材料厂商,通过8寸的材料来提升器件的竞争力,那时就可以和意法半导体、英飞凌这些老牌器件厂牌叫板了。
Q:想问一下目前整个碳化硅全球的一个产能分布的情况大概是怎么样的?然后目前的一个供需缺口又是怎么样的,然后大家也会比较关注说目前像46寸还有8寸,它可能每万片的一个资本开支大概是多少,然后整个的一个扩产周期是要多少时间,包括说像设备的购入引入,然后产能慢慢的爬坡。
A4寸、6寸、8寸整个现在全球的产能,去年大概也就22万片左右市场销售。实际上22万片销售这么多,去年还是一个卖方市场,那就意味着它有效的产能就是22万片。那就意味着可能还产出一些质量不好的就没法流通到市场。实际上整个碳化硅的现在良品率平均也就40-50%,所以真正的产能,也就差不多有四十几片的产能。产能再按4成6成8成来分的话,基本上也是前面讲的导电的,30%4寸,70%6,而30%的4寸大部分的都在中国。CreeII-VISicrystal这三家至少占了全球75%-80%的产能,其中导电的占了80%-85%。国内山东天岳、天科合达、山西烁科、河北同光、中电科二所加起来占全球市场体量10%左右,不管导电还是半绝缘,加起来10%左右。
投资强度上,4寸的已经没有投资意义了,还有3年的生存期,之后基本上就淘汰出市场。6寸的,我们按炉子算的话,一台炉子大概300万人民币,那么100台就是3个亿。8寸的现在还没法去算,因为国内还刚开始研发,但是就投资强度而言,6寸到8寸,撑死了翻一番。比如6寸一台炉子300万人民币,那么8寸的炉子最多600万,可能还不到。炉子还好,关键是后面的加工线还远远滞后。不管是切割还是磨泡,机台目前都还没有。单台炉子算的话,600万这个投资强度都多了,但是这是在材料端。
外延端其实无所谓,基本上都兼容,机台都是那些机台,外延机台投资强度就是一台1000
器件的投资强度会更大一些,因为它工艺需要的机台、步骤都会比较多,光刻、刻蚀、镀膜以及后面的封装等等,所以这块的投资强度会更大。比如刚刚说的6寸的一台炉子300万,100台就是3个亿,100台炉子的产能大概是4万片。材料端3个亿,那4万片的器件线可能还要乘个3,也就是10个亿。总体来说比IC的投资相对要低很多,大概就是这么个情况。
Q:目前行业的一个供需缺口情况,然后未来随着像Cree它一个大幅的扩产,您觉得大概什么时候供需求算是收载甚至平衡的呢?
A供需缺口这个问题,去年实际上还是依然倾向于一个卖方市场,但今年为止,产能的扩充的速度比较快,这一块实际上有些改观。或者至少说在半绝缘这一块,我觉得已经不是缺口了,在我看来产能已经有一些过剩了。半绝缘目前主要用在5G基站建设,现在基站建设放缓了,而产能这一块已经远远不能算是一个卖方市场了。
为什么国内这些企业还都在起来呢,原因是因为半绝缘这一块属于军用的,国外是有禁令的,所以国内还在拼命上量。实际上这有一个很大风险,一旦美国放开这个市场,国内做半绝缘的日子就很难受了。像Cree、II-VI,良品率远远大于国内,所以他们是可以压价格的,甚至价格可能直接降到一个低于我们成本的一个概念。价格降到这个程度,卖多一片,就亏多一片。这个风险我们是看到的,虽然美国贸易战这块还没有松口,但我们确实有这么个担心。
导电这块,相对好一点,因为它没有禁令。所以国内也能买到像Cree、II-VI的片子。II-VI在国内也有建厂,在福州,主要是做后端加工。这就意味着,导电这块价格还是比较透明,国外什么价格,国内也就什么价格,也就意味着国内还是能撑得住。当然Cree后面8寸的产业起来了,它是不是有压价的空间?实际上还是有,但是压到我们成本这样的价格,应该还是没有到这个程度。所以导电这个领域,国内的机会还更多一点。导电是不是还是一个卖方市场?应该有些改观。作为一个下游客户,选择的渠道更多了,国内国外都能买。国内一些厂家也都起来了,比如山东天岳,天科合达。客户现在也有选择了,比如国外能买到,那么他对国内的厂家可能有更高的要求,这就意味着厂家的定价能力就会下降,
所以应该不能简单的讲,现在碳化硅还是一个卖方市场,应该趋向一个平衡。我想假如再过两三年,可能会有前面说的价格上的风险。
Q:整个碳化硅器件它的一个价值量或者说一个成本拆分大概是怎么样,包括说从衬底外延到器件到最后分装,它的一个拆分是怎么样,然后各个环节的一些厂商他们的毛利率情况能不能分享一下?
A这块基本上衬底占50%,外延20%。剩下30%,工艺占20%,封装占10%毛利率的话,国内厂家毛利率要比国外更低一点。衬底这个环节,平均毛利率应该能到45%左右外延这个环节毛利率比较高,50-55%左右。器件这个环节相对低一点,因为成本还是比较高,控制得好的话可以到35-40%封装这一块不好说,传统的封装毛利率比较高,但碳化硅如果用硅的封装,性能会受到很大的限制。真正给碳化硅量身定做的,适合高频高温的封装,这一块成本会很高。目前封装这一块市场还没有一个很好的平衡,本身这一块的研究也比较滞后。真正要说这一块利润的话,我觉得应该和器件环节相当。
Q:投资者还比较关心竞争格局的一个情况,能不能分享一下目前包括衬底,外延、器件还有分装这几个环节的一个竞争格局。以及国内厂商它在氮化镓跟碳化硅上面跟海外的一些厂商的差距。然后还有一个趋势方面,现在我们也看到像Cree它可能是一种自上而下从材料开始往器件走,然后可能这些厂商他是从器件这些下游的往上游走,这两种方式的话,您自己觉得它的一个优劣势在什么地方?
A竞争会越来越激烈,原因来自多方面。第一个是来自国外的竞争。实际上在这个领域,碳化硅或者第三代半导体,实际上国内跟国外差距还是不小。虽然我们相对 IC这个领域,第三代半导体之间的差距要小一点,但是在我看来也至少有5-8年的差距。这种差距体现在多方面,比如材料端,尺寸就有差距。一个尺寸到另一个尺寸差不多就需要花5年的时间,也就意味着我们现在没有8寸的,可能5年之后8寸的会慢慢出来。另一方面,在材料品质上也有差距。碳化硅最核心的一个品质就是位错密度。国际上现在平均是每平方厘米1000个,国内是5000个左右,大概是5倍。位错密度直接决定了器件的可靠性和稳定性的问题。这是关于材料端的差距。
外延这个环节相对来说差距小一些,因为本身这个环节技术门槛相对低一点。设备都是商用的设备,比如Aixtron、LPE等。而且买一套设备就会有相应的工艺匹配,就可以做出好的产品。只不过你需要去调你的工艺,来更好的降低成本。所以这块实际上国内外差距不大,就所有差距,也不会是5年,我觉得最多就一两年差距,主要是控成本的差距以及材料的一致性、可靠性的问题上。国内有两家还不错,东莞天域、瀚天天成都是不错的企业。
器件和器件上的差距也不小。前面讲的二极管SBD,三极管MOSFET。国际上三极管MOSFET产业化要比SBD晚了将近10年,因为它难度大。国内这一块可以说研发成功了,但是真正产业化供货MOSFET基本上还处于创业阶段。真正产业化的还是以SBD为主,不管是国内做得最早的碳化硅器件泰科天润,还是湖南长沙的线,主要是以SBD为主。泰科天润在器件领域的地位,相当于天科合达在衬底领域的地位,因为他们都是专注于做这么一个细分领域,而且做了多年不做别的,所以他们的技术积累是相当丰富的,所以可以看到这就是差距。国外都是大批量的生产MOSFET,而且在真正的器件用量上,MOSFET三极管体量远远大于二极管。单说二极管的话,实际上它也有代替的产品,现在国际上也到第7代了。国内实际上至少要晚一代,晚一代就意味着同样规格的器件,你的性能就会要落后于别人。性能落后于别人,最终到电路上效率就会低,所以这就是差距。这就是国际上的竞争。
国内的话,这几年在碳化硅领域上的项目太多了。近两年差不多有好几千亿,大概三四千亿人民币投入碳化硅领域。成熟的企业像天科合达、山东天岳、山西烁科、河北同光都在不断扩张。河北同光实际上都属于第二梯队,现在也是第五、六轮融资了。同时也有一些新的项目在进来,不管是材料还是外延。外延这一块我觉得有比较大的危机,因为外延本身它的技术门槛相对比较低,除非你体量做大了,体量不做大将来很有可能就被挤掉了。
有两种可能,一种是被上游的衬底厂商给挤掉,因为他有彻底再做外延,很容易做上去。然后同样也是会被下游的器件厂商给挤掉。因为这两个环节技术门槛都比较高的,它们往技术门槛比较低的地方去是比较容易的。所以你要是没有体量,没有体量就意味着没有规模经济带来的价格优势,就很容易被挤掉。瀚天天成,东莞天域这两家也是不错的,一直这么多年体量也不错,所以在这个领域确实没有看到新的企业进来,也许正是看到了这个状态,也不敢进来,进来以后就没有生存空间。
器件环节,这几年玩家很多,有些玩家实际上原来是做硅的,比如华润微、士兰微等等,还有东微半导体,原来都是做硅的,现在往这里渗透。另外还有三安集成,它之前不是做硅的,是做化工半导体的,做微波射频。这样的企业渗透进去实际上都有一定的优势,因为它有很好的产业优势,客户资源,所以他们进来也是不错的一个转型。另外还有很多新进入的玩家,因为器件这一块投资强度还是比较大,所以新进的玩家一开始走的设计路线。是在这个领域当中你要做设计人员没有出路的,因为本身找代工的企业就不好找,代工企业的技术能力有多强也不好说。
所以在我看来竞争格局比较激烈,一方面来自于自身,因为市场就这么大。也有来在国际的、国内的竞争。所以我相信将来需要去考虑各自的赛道,应用领域的不同,有门槛高的领域,也有门槛低的。你能占到哪个市场,这个很重要。当然前面讲到了最大的市场有车用市场,但是车用半导体实际上是一个贵族的、一个精英玩家的地方。它对器件的可靠性的认证周期、车企的认证、合格供应商的认证都非常漫长。所以即便到现在我相信国内没有任何一家企业的器件可以说是已经在车上用了。其他企业想要进入车厂是一个很漫长的过程。实际上真正要活下来,应该先瞄准一个相对比较简单一点的一个应用场景才可以。总之竞争会越来越激烈,会很惨烈。
看Cree的全产业链,它的材料霸主地位很难撼动,至少5年之内不可能撼动。现在我认为它的角色需要转变。它有自己的器件,而且器件直接瞄准车用,但是没有很好的客户资源,即使它的器件做得很好,但在车用领域的渗透还是需要时间。但我相信Cree通过自己8寸的量产,以及自己首先的使用,它在车用领域可以有很大的搅局能力。
总之,国内和国外在第三代半导体这块有5-8年的差距,在这当中你的差距如何不被拉得更大,同时也找到自己的赛道,这是核心。假如你找不到自己的赛道,只靠资本去运作,那早晚会死得很惨。
Q:想问一下我们目前衬底生产的流程,能不能给大家简单讲一下。然后包括说现在的一个工艺路径,可能主要是有三种,像PVT CVD和熔体法这种,您觉得哪一种技术可能是短期是占优的,然后长期哪一种技术可能会成为未来的一个趋势吧。
A实际上正如你讲的确实有三种技术路线。现在成熟的、主流的就是PVT,或者叫气相法,现在几乎是刚才所有提到的知名公司都是用这种技术。基本的工艺流程首先就是合成原材料。各大企业都是自己合成原材料,基本上没有企业去采购原材料,采购原材料太贵了。合成是用高纯的碳粉和高纯的硅粉,硅粉是多晶硅料,就是电子界的多晶硅,11个9,即99.999999999%这样一个程度。硅粉以前国内主要是买德国瓦克的,碳粉是买德国西格里的,但现在这几年国内都可以做。碳粉一般11个9是不可能的,一般是5个9。碳粉和硅粉在高温下固相烧制成碳化硅,烧制过程中的温度、烧制时间最终会决定制成的多晶料。然后要将它粉碎成颗粒,对颗粒度的要求不能太细,也不能太粗。大概按颗粒度筛选后放到单晶炉里长晶,也就是我们说的PVT气相法长晶。
长晶这个环节就是各家公司最大一个技术差异。长晶这个环节基本上是2300度到2500度这个区间,一般都用感应加热。然后从一开始的碳化硅粉末固相,在2300度下,它不会经历液态,而是直接到气态。碳化硅在高温下他不会有液态,要产生液态必须要在1万个大气压以上的环境下,所以这个是碳化硅的独特性。所以为什么不选择熔体法,因为常理上讲碳化硅没有液态。这个过程可以理解成升华,升华后变成气体,然后在上端的籽晶就是碳化硅。然后籽晶会重新承接,按照它的晶体结构一列列的排列,可以理解成凝华。所以这是一个“固——气——固”这样一个过程,从本质上讲它气相生产方法。气相生产方法是适合做外延的、适合做薄膜的一种方法。原因是它长得非常慢。现在主流的生产速度,也就是每小时大概0.2毫米。而且它不容易连续生长,原因就是因为它是固体,温场的地方温度不一样,温度不一样意味着蒸发的速度不一样。而且碳化硅粉末它有一个很大的问题,硅会更容易出来,碳基不容易打进去,就会产生缺陷。而且刚刚讲的各个地方温度不一样,因为中间温度低,外围温度高,外围这些蒸发的更快,所以最后的整个界面很不平衡。界面一旦不平,再生长下去就会不稳定。所以碳化硅最多也就长两个礼拜,长度大概2厘米。所以PVT的三大缺点,第一,长不快;第二,长不厚;第三,长不大(直径)。还有一个缺点是材料品质不太高。国际主流水平位错密度都还有每平方厘米1000个,硅只有个位数,所以碳化硅要达到硅的品质几乎不可能,因为硅是用液体液相法的熔体法。
基于碳化硅的这个特性,它的研发效率和生产效率都非常低。所以碳化硅一上炉子就上100台,每个摊位就制成2厘米。硅一个摊位可以拉2米甚至3米多,1台炉子顶碳化硅100台。这意味着效率太低了,效率太低就导致你人工成本、固定资产投资都会增加,最终导致碳化硅特别贵。之前讲到一个6寸大概要7500人民币,是硅的100倍。研发效率低100倍,成本高100倍,所以这个是可以理解的。这个就是它的瓶颈。
刚说到碳化硅没有液态,但现在也有一种液相法。这种方法用的不是碳化硅的液相,而是硅的液相。硅大概1400度就变成液态了,然后碳熔解到硅里头去,像咖啡溶于水一样。当然,碳在硅里的熔解度很低,所以需要加一些其他的助熔剂,把熔解度提高。在硅的熔体当中熔解碳,然后在液相外延通过籽晶往上拉。这种方法国内国际上都有一些公司在做,研究的历史也比较长。刚才讲的碳化硅气相法的瓶颈和问题,在液相法里都可以得到解决。第一,生产温度可以大大下降,大概1700度。第二,生产速度可以提升5倍,可以达到1小时1毫米,目前报道是可以长到2厘米,但是在我看来后期长到5厘米、10厘米都是有可能的。另外还可以长厚、长大,熔体本身扩型更容易,6寸到8寸可能不需要5年,1年就可以了。另外,液相法产出的晶体的质量会大大提高,目前报答的位错密度已经到达了百位数,优于国际上的主流水平。当然,前面提到加入了助熔剂,如何不让助熔剂成为污染和杂志,还需要一些研究。我相信液相法这个技术将来会成为一个替代型的技术,也是碳化硅走向低成本的一个比较好的路线。
液相法是刚讲的第二个路线,第三个路线是高温CVD。在我看这不是产业化的技术,因为CVD用的都是硅烷、甲烷,成本会更高。它无法解决当下PVT成本高的问题,反而它的成本会更高。它唯一的优势在于可以长出比较好的籽晶。
现在基本上也就是这三条技术路线。PVT现在比较成熟,还在不断完善。成本每年以10%的速度下降,但是它即便经过10年之后,它的成本最多能降到现在的一半,意味着还是硅的50倍的价格,还是很贵。我想10年之后,液相法肯定成熟了,也进入了市场。如果我来预测,接下来气相法肯定会被淘汰,液相法成为产业化的主流。当然,这期间也可能出现新的技术。
Q:能否评价晶盛机电在碳化硅的一个进展和技术路径的选择?
A晶盛机电是做设备的,硅单晶炉。我看了它的一些报道,说要进入碳化硅这一块,做设备也卖设备。我相信碳化硅这个设备不复杂,气相法PVT的设备不复杂,复杂的在于工艺。硅单晶炉设备比PVT设备要复杂,包括软件控制等等。唯独PVT比它要求更高的就是温度,但只要把原来硅炉的电阻加热变成感应加热就能达到这个温度。
Q:为什么第三代半导体这个材料不是说像传统的硅机厂商这些出来,还是说像住友、日立这些他们更好。
A因为它是完全不同的材料了,所以整个技术路线都不一样。硅它就是一个单个半导体,它是一个熔体的生产方法。碳化硅用的PVT气相法,完全不同的技术路线,设备、工艺完全都不一样,所以都是完全不搭界的两波人在做。
QCree和罗姆的一个具体的差别?为什么国内用Cree比较多,罗姆比较少
A首先是一个历史的渊源。罗姆实际上他是收购了德国的Sicrystal。Sicrystal在没有被罗姆收购之前,它整个在这个领域的地位也没那么高,体量也没那么大。Sicrystal实际上也就是这几年罗姆收购之后慢慢发展起来的,现在应该可以排在第二的位置。之前Cree体量远远大于它,而且Cree实际上研发的时间也远大于它。Cree知名度高,本身体量大,工作能力强,国内因为Cree本身在这个领域的霸主地位,一直用它到已经习惯了,而且它的产能有足够的去供应,所以Sicrystal用的人少也可以理解。但是我想一旦有一天可以的可能产能不够了,我想国内也会自然会去买Sicrystal的。
QCree器件采用平面型结构,罗姆是沟槽型(trench),这个会不会有什么不同?
A他们确实两者的技术路线不太一样。Cree是做了平面结构的MOSFET。罗姆是沟槽型,trench。trench实际上从技术先进性上来说应该更好一些,trench结构的器件的性能也会更好。所谓的性能更好,就是它的脉压还有导通电阻在当下实验室测试、出场测试的时候性能都会很好。但是碳化硅器件我们需要在性能和可靠性两者之间做平衡。我一般把性能理解成一个爆发力,把可靠性比喻成持久力。一个器件不仅需要有爆发力,同时也需要有持久力。实际上trench的这种结构,它可以提升性能,但是这种trench结构,它的可靠性方面会有本质的缺憾。
当然也有办法去改善它,改善意味着成本又会上去。所以这两种技术路线,Cree可以看出来是比较保守的,他用平面的结构,它可靠性很好,可靠性好就损失了一部分的性能。然后就看什么资产上用了。对于车用来说,对于可靠性的要求更高。因为车使用上基本是10年以上,不是说今天开得很好,过了两年就不行了。所以Cree为什么一直坚持平面型的结构,我想他是要瞄准了在车上大规模的使用。trench的结构的可靠性也能提升,提升就意味着成本会上升。性能也好了,可靠性也好了,但是价格贵了,你愿不愿意买单?实际上又回到了一个你愿意买碳化硅还是硅的问题。所以我认为不同的器件,它会有不同的应用场景,会切合不同的赛道。
QCree碳化硅器件和罗姆碳化硅器件的价格差
A价格没有了解,但应该是比较透明的。假如规格一样,价格不会相差太大。
Q:北汽新能源、极力开始使用罗姆的产品,罗姆采用的Trench结构是不是有技术突破?以后是不是会更有竞争力?
A器件的结构,没有任何一种是完美的,一方面加强就会损失另一方面的性能。就像罗姆选择这个trench的这种结构,在车上用,实际上它是不是在车上每一个环节都可以用?也不一定。比如说吉利跟罗姆合作,在车上用罗姆的器件,那车上所有的器件是不是都用了?未必。可能在某一个环节适合这个器件的应用,可能在另一个环节,比如说DC/DCOBC,用它不合算。所以任何一个器件不是万能的,它可能适合某一种应用产品。不同车上不同的应用,不是某一家企业的某种结构都能够适用和覆盖的。
Q6寸碳化硅和8寸碳化硅的价格
A目前8寸还没有。如果有一天8寸出来了,预测单位面积价格高于6寸。倒挂的原因是因为紧缺,但即便贵了一点,算上后面器件的成本抵消的部分,还是便宜。6寸目前价格是7500人民币,8寸相对6寸面积增加不到两倍,但我预测价格达到两倍是有可能的,15000左右。
Q:国内碳化硅Mos代工能力有哪些厂商比较强?
A国内有一些企业可以开始做了,比如中芯绍兴、芜湖的启迪等。国际上有德国X-Fab等。
应该说整个代工体系应该还不是太完善。代工需要自己有工艺的能力,因为这些企业实际上也就近几年刚起来的,它在工艺的这些能力上应该还没有非常的完备,所以代工能力应该还是比较有限,所以量应该也跑不起。但是我相信随着市场起来之后,他有更多的单子,这些单子实际上可以锻炼他的能力。为什么台积电这么厉害?因为有很多的量让它跑,把他的能力给锻炼起来了,这些工程师的能力都锻炼起来了,所以现在本身都没有量,自己也不可能因为花太多的时间去锻炼自己的这种,因为他流片都要花钱的,他自己又不是做产品的,是代工的,他自己不可能自己去做工艺的锻炼,他肯定要接单。所以意味着这个需要时间去培育。
但是我还是回到这个话题,碳化硅这个领域,电力电子器件这个领域,靠代工,做一个设计企业,我觉得在市场上永远是一个配角的角色,不可能做到头部的。对,当然你要做头部,必须要做自己的IDM的,这个是必然的。当然我想这个市场到了10年之后,这个市场已经一定的体量容量,社会风光也很明确了,那个时候可能会有很少的一些企业会有生存空间。因为毕竟碳化硅整个它跟IC不一样,首先它设计不复杂,其次,它的体量没那么大。

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