第三代半導體專家交流電話會紀要

Q:目前 SiC 和 GaN 市場規模及具體應用的細分領域(這些細分領域車、光伏、風電、充電樁的市場規模和增速)

A:碳化矽主要是在用在兩個領域,第一個主要是電力電子器件。電力電子器件去年市場規模差 不多 7、8 億美金左右,襯底基本上佔了器件的大概一半左右,所以大概是 4 億美金左右。這一塊主要是指功率器件,應用的主要細分領域包括:25%用於光伏逆變器,25%用於電源,25%用於一些 UPS 以及一些消費電子等等,車上的應用量大概只佔到 10%左右,然後剩下的用於一些其他領域。

另一個則是微波射頻這塊,這一塊實際是碳化矽和氮化鎵是都會用到的,是在碳化矽的半絕緣襯底上外延了氮化鎵。微波射頻主要是用在 5G 這個領域,整個市場差不多也將近 8 億美金左右, 細分到襯底則是佔了 20%左右。氮化鎵還有另一塊——矽基氮化鎵,它主要還是處在消費電子應用領域以及中低壓,現在主要的應用就是快充,這塊的市場去年大概 1 億美金左右。

增速方面,從功率器件和微波射頻兩個領域來講,功率器件這一市場的增速和體量都要大於微波射頻。微波這一塊實際上去年已經達到了一個頂峰,今年應該會往下滑,實際上應該不會有增速了,今年的體量應該沒有去年大,因為 5G 的建設現在已經放緩。所以第三代半導體真正的應用領域還是在功率器件或者電力電子器件這一塊,而這一塊更大的市場滲透主要又包括兩大塊,一個是新能源汽車,這一塊目前也就 10%,另一塊光伏逆變器也會持續的增加。功率器件這塊基本上增速平均是在 30-40%左右。

Q:拆解一下各個細分領域的一個價值量,比如說目前新能源車它的一個銷量情況,以及它單車的一個第三代半導體的用量。

A:功率器件這塊實際上更多的希望還是在新能源車這一塊,因為這塊市場可期望的空間比較 大,現在本身滲透的比較少,10%左右。這一塊它的滲透實際上也就取決於兩塊,一是新能源車本身對燃油車的替代,以及在新能源車裡頭,碳化矽對矽的替代。整體局勢還是向好,將來最大的市場體量也就是在這。碳化矽不可能完全取代矽,因為矽畢竟還是一個價格優勢。碳化矽材料太貴,材料價格貴了 100 倍,做到最終器件的器件成本會下來一點,系統成本也會下降一點,但總體來講現在還是貴,所以意味著將來到了某一個階段市場比較飽和的時候,碳化矽跟矽會是一個平分天下的狀態,矽的 IGBT,碳化矽的 Mosfet、SBD,還有矽的快恢復管,也就是三極體二極體。

大概這個市場滲透 15 年之後,碳化矽和矽的市場體量會是各 500 億美金一年。現在是 8 億美金,按 10 年或者 15 年達到這個體量,可以算一下每年的增長率。前面的速度可能相對會慢一點,等到 5 年之後或者到 2025 年左右會有一個更快的推進,原因就是到那時候材料的價格應該會來比較大的一個提升,一方面技術在提升,另一方面那時 8 寸碳化矽也會進入到市場,大尺寸的降成本效益會更明顯。

實際上這幾年在其他一些領域也是會有機會,比如光伏逆變器這塊。光伏這個產業這幾年也在翻轉,體量也在提升。實際上投資多少光伏就會需要多少光伏逆變器,所以碳化矽在這一塊實際上滲透的機會還是很多,現在已經到 25%了,還有 75%。在近兩三年之內,它在這一塊的市場和車用的市場會是相當的。當然,經過兩三年之後,車用市場的體量那就要遠遠大於光伏了。因為光伏這邊即便它飽和了,每年也就是大概 50 億美金,跟 500 億還是有數量級的差別。

在消費電子的快充這個領域,這個市場不是太大。去年就 1 億美金,今年成熟了後大概 2 億,以後實際上在這塊領域都不會超過 10 億美金,所以矽基氮化鎵在這塊領域的市場增值需要找到新的突破口。它在車上的使用雖然大家都在說,但實際上不會那麼快。車上的使用包括三大塊,一塊是最核心的主逆變器,這一塊對器件的要求最高,用的器件最多。還有兩塊,一個是 OBC,車載充電樁,還有一個 DC/DC。這兩塊對器件的使用相對少一些,對器件的可靠性上要求沒有主逆變器這麼高,所以我想矽基氮化鎵在這兩塊相對而言會更快的滲透進去,但即便是在這兩個領域滲透,應該也是兩三年之後的事了。所以矽基氮化鎵在這幾年要想找到更大的一個市場,實際上它要在車外尋找機會。

車外的機會也會有的,比如光伏逆變器中家用的微型逆變器,這一塊矽基氮化鎵就會比較有優 勢,因為它功率要求不高。其他比如一些UPS,還有一些小型的商用的電源,或者大家熟知的資料中心。資料中心這塊實際上真正的體量大起來也不小,因為資料中心對電耗成本是很敏感的, 所以在這一塊矽基氮化鎵實際上也可以有比較好的滲透。

Q:剛剛說新能源車上面有三塊用到碳化矽,然後它的一個價值量是多少,然後比如說像充電樁,還有說基站裡面這種 PA 用到這種第三代半導體的價值量大概是多少,因為這樣的話我們相當於可以用單個的價值量再乘以它整個的一個量的情況去測算。

A:一輛車大概用到矽的話大概有 700 美金左右。碳化矽價格基本上它的 2。5-3 倍左右。具體分的話,主逆變器佔了 70%,OBC 和DC/DC 各佔 15%。今年大概我們國內大概會有 200 萬-250 萬輛新能源車,其中能有 20%用上碳化矽我覺得就不錯了,去年只有 10%。

另一方面,基站上的PA,基本上還是以 4 寸的碳化矽為主。一個 4 寸片碳化矽的價格大概 1 萬人民幣左右,可以用於 3 個基站。所以一個基站在材料這個方面大概也就是 3000 人民幣,材料成本佔整個器件成本 10%,所以基站上 1 個 PA 成本大概 3 萬人民幣,所以看下有多少個基站就能算出這個市場體量了。

Q:碳化矽襯底是有 4 寸 6 寸跟 8 寸,想問一下不同尺寸,它的一個性能特點跟適用的場景是不是有差異?然後能不能分享現在目前的一個價格的情況?每一個尺寸加大了之後,一個晶片的成本降低大概是有多少?

A:碳化矽在化工半導體和邏輯電路上的使用還不太一樣。基本上,在尺寸上,有大的就不用小 的。剛才講的兩個領域,一個微波射頻,一個電力電子器件。電力電子器件現在用的是導電的,6 寸的佔了 70%市場,4 寸的佔了 30%。至於做什麼器件,4 寸的二極體三極體都有做,6 寸的二極體三極體也都有做。實際上假如有更多的 6 寸,我想 4 寸就沒人用了。原因就是因為 6 寸現在市場供應還不夠,所以市場還有 4 寸的空間。有一天 6 寸有足夠的供應,那可能 4 寸就完全沒人用了。4 寸的現在價格基本上大概 2700 人民幣一片,6 寸的大概 7500 人民幣一片。

整個半導體材料的一個邏輯:尺寸越大,它的最終的下游的成本就會降低。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,工藝成本增加很少,一直流片也可以做更大的晶圓,更大的晶圓裡可以取出更多的器件,所以最後單個的器件成本就會下 降。

目前導電的主要是 6 寸,但半絕緣基本上倒過來了,4 寸佔多數:4 寸佔了 70%,6 寸佔 30%。6寸基本上都是在國外,國內實際上不管是在導電還是半絕緣,都是停留在 4 寸這個階段。導電這一塊,天科合達 6 寸已經開始可以小批次的供貨,但半絕緣這一塊 6 寸應該是一片都沒有過。8 寸現在全世界市場上應該還沒有流通,但是實際上國外已經有研發成功,Cree、II-VI、Sicrystal 都研發成功了,但真正用到器件上應該還沒有。我相信最快會用到器件上的應該是 Cree,因為 Cree 自己有下游器件線,自己做材料,而且它現在在紐約的 8 寸線也正在建,明年年底應該就可以投入使用,那時候它可能會有 8 寸的器件首次投向市場。我想 Cree 作為傳統的材料廠商,透過 8 寸的材料來提升器件的競爭力,那時就可以和意法半導體、英飛凌這些老牌器件廠牌叫板了。

Q:想問一下目前整個碳化矽全球的一個產能分佈的情況大概是怎麼樣的?然後目前的一個供需缺口又是怎麼樣的,然後大家也會比較關注說目前像 4 寸 6 寸還有 8 寸,它可能每萬片的一個資本開支大概是多少,然後整個的一個擴產週期是要多少時間,包括說像裝置的購入引入,然後產能慢慢的爬坡。

A:4 寸、6 寸、8 寸整個現在全球的產能,去年大概也就 22 萬片左右市場銷售。實際上 22 萬片銷售這麼多,去年還是一個賣方市場,那就意味著它有效的產能就是 22 萬片。那就意味著可能還產出一些質量不好的就沒法流通到市場。實際上整個碳化矽的現在良品率平均也就 40-50%,所以真正的產能,也就差不多有四十幾片的產能。產能再按 4 成 6 成 8 成來分的話,基本上也是前面講的導電的,30%的 4 寸,70%的 6 寸,而 30%的 4 寸大部分的都在中國。Cree、II-VI、Sicrystal 這三家至少佔了全球 75%-80%的產能,其中導電的佔了 80%-85%。國內山東天嶽、天科合達、山西爍科、河北同光、中電科二所加起來佔全球市場體量 10%左右,不管導電還是半絕緣,加起來10%左右。

投資強度上,4 寸的已經沒有投資意義了,還有 3 年的生存期,之後基本上就淘汰出市場。6 寸的,我們按爐子算的話,一臺爐子大概 300 萬人民幣,那麼 100 臺就是 3 個億。8 寸的現在還沒法去算,因為國內還剛開始研發,但是就投資強度而言,6 寸到 8 寸,撐死了翻一番。比如 6 寸一臺爐子 300 萬人民幣,那麼 8 寸的爐子最多 600 萬,可能還不到。爐子還好,關鍵是後面的加工線還遠遠滯後。不管是切割還是磨泡,機臺目前都還沒有。單臺爐子算的話,600 萬這個投資強度都多了,但是這是在材料端。

外延端其實無所謂,基本上都相容,機臺都是那些機臺,外延機臺投資強度就是一臺 1000 萬。

器件的投資強度會更大一些,因為它工藝需要的機臺、步驟都會比較多,光刻、刻蝕、鍍膜以及後面的封裝等等,所以這塊的投資強度會更大。比如剛剛說的 6 寸的一臺爐子 300 萬,100 臺就是 3 個億,100 臺爐子的產能大概是 4 萬片。材料端 3 個億,那 4 萬片的器件線可能還要乘個3,也就是 10 個億。總體來說比 IC 的投資相對要低很多,大概就是這麼個情況。

Q:目前行業的一個供需缺口情況,然後未來隨著像 Cree 它一個大幅的擴產,您覺得大概什麼時候供需求算是收載甚至平衡的呢?

A:供需缺口這個問題,去年實際上還是依然傾向於一個賣方市場,但今年為止,產能的擴充的速度比較快,這一塊實際上有些改觀。或者至少說在半絕緣這一塊,我覺得已經不是缺口了,在我看來產能已經有一些過剩了。半絕緣目前主要用在 5G 基站建設,現在基站建設放緩了,而產能這一塊已經遠遠不能算是一個賣方市場了。

為什麼國內這些企業還都在起來呢,原因是因為半絕緣這一塊屬於軍用的,國外是有禁令的,所以國內還在拼命上量。實際上這有一個很大風險,一旦美國放開這個市場,國內做半絕緣的日子就很難受了。像 Cree、II-VI,良品率遠遠大於國內,所以他們是可以壓價格的,甚至價格可能直接降到一個低於我們成本的一個概念。價格降到這個程度,賣多一片,就虧多一片。這個風險我們是看到的,雖然美國貿易戰這塊還沒有鬆口,但我們確實有這麼個擔心。

導電這塊,相對好一點,因為它沒有禁令。所以國內也能買到像 Cree、II-VI 的片子。II-VI 在國內也有建廠,在福州,主要是做後端加工。這就意味著,導電這塊價格還是比較透明,國外什麼價格,國內也就什麼價格,也就意味著國內還是能撐得住。當然 Cree 後面 8 寸的產業起來了,它是不是有壓價的空間?實際上還是有,但是壓到我們成本這樣的價格,應該還是沒有到這個程度。所以導電這個領域,國內的機會還更多一點。導電是不是還是一個賣方市場?應該有些改觀。作為一個下游客戶,選擇的渠道更多了,國內國外都能買。國內一些廠家也都起來了,比如山東天嶽,天科合達。客戶現在也有選擇了,比如國外能買到,那麼他對國內的廠家可能有更高的要求,這就意味著廠家的定價能力就會下降,所以應該不能簡單的講,現在碳化矽還是一個賣方市場,應該趨向一個平衡。我想假如再過兩三年,可能會有前面說的價格上的風險。

Q:整個碳化矽器件它的一個價值量或者說一個成本拆分大概是怎麼樣,包括說從襯底外延到器件到最後分裝,它的一個拆分是怎麼樣,然後各個環節的一些廠商他們的毛利率情況能不能分享一下?

A:這塊基本上襯底佔 50%,外延 20%。剩下 30%,工藝佔 20%,封裝佔 10%。毛利率的話,國內廠家毛利率要比國外更低一點。襯底這個環節,平均毛利率應該能到 45%左右。外延這個環節毛利率比較高,50-55%左右。器件這個環節相對低一點,因為成本還是比較高,控制得好的話可以到 35-40%。封裝這一塊不好說,傳統的封裝毛利率比較高,但碳化矽如果用矽的封裝,效能會受到很大的限制。真正給碳化矽量身定做的,適合高頻高溫的封裝,這一塊成本會很高。目前封裝這一塊市場還沒有一個很好的平衡,本身這一塊的研究也比較滯後。真正要說這一塊利潤的話, 我覺得應該和器件環節相當。

Q:投資者還比較關心競爭格局的一個情況,能不能分享一下目前包括襯底,外延、器件還有分裝這幾個環節的一個競爭格局。以及國內廠商它在氮化鎵跟碳化矽上面跟海外的一些廠商的差 距。然後還有一個趨勢方面,現在我們也看到像 Cree 它可能是一種自上而下從材料開始往器件走,然後可能這些廠商他是從器件這些下游的往上游走,這兩種方式的話,您自己覺得它的一個優劣勢在什麼地方?

A:競爭會越來越激烈,原因來自多方面。第一個是來自國外的競爭。實際上在這個領域,碳化矽或者第三代半導體,實際上國內跟國外差距還是不小。雖然我們相對 IC 這個領域,第三代半導體之間的差距要小一點,但是在我看來也至少有 5-8 年的差距。這種差距體現在多方面,比如材料端,尺寸就有差距。一個尺寸到另一個尺寸差不多就需要花 5 年的時間,也就意味著我們現在沒有 8 寸的,可能 5 年之後 8 寸的會慢慢出來。另一方面,在材料品質上也有差距。碳化矽最核心的一個品質就是位錯密度。國際上現在平均是每平方釐米1000個,國內是 5000 個左右,大概是 5 倍。位錯密度直接決定了器件的可靠性和穩定性的問題。這是關於材料端的差距。

外延這個環節相對來說差距小一些,因為本身這個環節技術門檻相對低一點。裝置都是商用的裝置,比如 Aixtron、LPE 等。而且買一套裝置就會有相應的工藝匹配,就可以做出好的產品。只不過你需要去調你的工藝,來更好的降低成本。所以這塊實際上國內外差距不大,就所有差距,也不會是 5 年,我覺得最多就一兩年差距,主要是控成本的差距以及材料的一致性、可靠性的問題上。國內有兩家還不錯,東莞天域、瀚天天成都是不錯的企業。

器件和器件上的差距也不小。前面講的二極體 SBD,三極體 MOSFET。國際上三極體 MOSFET 產業化要比 SBD 晚了將近 10 年,因為它難度大。國內這一塊可以說研發成功了,但是真正產業化供貨 MOSFET 基本上還處於創業階段。真正產業化的還是以 SBD 為主,不管是國內做得最早的碳化矽器件泰科天潤,還是湖南長沙的線,主要是以 SBD 為主。泰科天潤在器件領域的地位,相當於天科合達在襯底領域的地位,因為他們都是專注於做這麼一個細分領域,而且做了多年不做別的,所以他們的技術積累是相當豐富的,所以可以看到這就是差距。國外都是大批次的生產MOSFET,而且在真正的器件用量上,MOSFET 三極體體量遠遠大於二極體。單說二極體的話,實際上它也有代替的產品,現在國際上也到第 7 代了。國內實際上至少要晚一代,晚一代就意味著同樣規格的器件,你的效能就會要落後於別人。效能落後於別人,最終到電路上效率就會低,所以這就是差距。這就是國際上的競爭。

國內的話,這幾年在碳化矽領域上的專案太多了。近兩年差不多有好幾千億,大概三四千億人民幣投入碳化矽領域。成熟的企業像天科合達、山東天嶽、山西爍科、河北同光都在不斷擴張。河北同光實際上都屬於第二梯隊,現在也是第五、六輪融資了。同時也有一些新的專案在進來,不管是材料還是外延。外延這一塊我覺得有比較大的危機,因為外延本身它的技術門檻相對比較 低,除非你體量做大了,體量不做大將來很有可能就被擠掉了。

有兩種可能,一種是被上游的襯底廠商給擠掉,因為他有徹底再做外延,很容易做上去。然後同樣也是會被下游的器件廠商給擠掉。因為這兩個環節技術門檻都比較高的,它們往技術門檻比較低的地方去是比較容易的。所以你要是沒有體量,沒有體量就意味著沒有規模經濟帶來的價格優勢,就很容易被擠掉。瀚天天成,東莞天域這兩家也是不錯的,一直這麼多年體量也不錯,所以在這個領域確實沒有看到新的企業進來,也許正是看到了這個狀態,也不敢進來,進來以後就沒有生存空間。

器件環節,這幾年玩家很多,有些玩家實際上原來是做矽的,比如華潤微、士蘭微等等,還有東微半導體,原來都是做矽的,現在往這裡滲透。另外還有三安整合,它之前不是做矽的,是做化工半導體的,做微波射頻。這樣的企業滲透進去實際上都有一定的優勢,因為它有很好的產業優勢,客戶資源,所以他們進來也是不錯的一個轉型。另外還有很多新進入的玩家,因為器件這一塊投資強度還是比較大,所以新進的玩家一開始走的設計路線。是在這個領域當中你要做設計人員沒有出路的,因為本身找代工的企業就不好找,代工企業的技術能力有多強也不好說。

所以在我看來競爭格局比較激烈,一方面來自於自身,因為市場就這麼大。也有來在國際的、國內的競爭。所以我相信將來需要去考慮各自的賽道,應用領域的不同,有門檻高的領域,也有門檻低的。你能佔到哪個市場,這個很重要。當然前面講到了最大的市場有車用市場,但是車用半導體實際上是一個貴族的、一個精英玩家的地方。它對器件的可靠性的認證週期、車企的認證、合格供應商的認證都非常漫長。所以即便到現在我相信國內沒有任何一家企業的器件可以說是已經在車上用了。其他企業想要進入車廠是一個很漫長的過程。實際上真正要活下來,應該先瞄準一個相對比較簡單一點的一個應用場景才可以。總之競爭會越來越激烈,會很慘烈。

看 Cree 的全產業鏈,它的材料霸主地位很難撼動,至少 5 年之內不可能撼動。現在我認為它的角色需要轉變。它有自己的器件,而且器件直接瞄準車用,但是沒有很好的客戶資源,即使它的器件做得很好,但在車用領域的滲透還是需要時間。但我相信 Cree 透過自己 8 寸的量產,以及自己首先的使用,它在車用領域可以有很大的攪局能力。

總之,國內和國外在第三代半導體這塊有 5-8 年的差距,在這當中你的差距如何不被拉得更大, 同時也找到自己的賽道,這是核心。假如你找不到自己的賽道,只靠資本去運作,那早晚會死得很慘。

Q:想問一下我們目前襯底生產的流程,能不能給大家簡單講一下。然後包括說現在的一個工藝路徑,可能主要是有三種,像 PVT CVD 和熔體法這種,您覺得哪一種技術可能是短期是佔優的, 然後長期哪一種技術可能會成為未來的一個趨勢吧。

A:實際上正如你講的確實有三種技術路線。現在成熟的、主流的就是PVT,或者叫氣相法,現在幾乎是剛才所有提到的知名公司都是用這種技術。基本的工藝流程首先就是合成原材料。各大企業都是自己合成原材料,基本上沒有企業去採購原材料,採購原材料太貴了。合成是用高純的碳粉和高純的矽粉,矽粉是多晶矽料,就是電子界的多晶矽,11 個 9,即 99。999999999%這樣一個程度。矽粉以前國內主要是買德國瓦克的,碳粉是買德國西格里的,但現在這幾年國內都可以做。碳粉一般 11 個 9 是不可能的,一般是 5 個 9。碳粉和矽粉在高溫下固相燒製成碳化矽,燒製過程中的溫度、燒製時間最終會決定製成的多晶料。然後要將它粉碎成顆粒,對顆粒度的要求不能太細,也不能太粗。大概按顆粒度篩選後放到單晶爐里長晶,也就是我們說的 PVT 氣相法長晶。

長晶這個環節就是各家公司最大一個技術差異。長晶這個環節基本上是 2300 度到 2500 度這個區間,一般都用感應加熱。然後從一開始的碳化矽粉末固相,在 2300 度下,它不會經歷液態,而是直接到氣態。碳化矽在高溫下他不會有液態,要產生液態必須要在 1 萬個大氣壓以上的環境下, 所以這個是碳化矽的獨特性。所以為什麼不選擇熔體法,因為常理上講碳化矽沒有液態。這個過程可以理解成昇華,昇華後變成氣體,然後在上端的籽晶就是碳化矽。然後籽晶會重新承接,按照它的晶體結構一列列的排列,可以理解成凝華。所以這是一個“固——氣——固”這樣一個過程,從本質上講它氣相生產方法。氣相生產方法是適合做外延的、適合做薄膜的一種方法。原因是它長得非常慢。現在主流的生產速度,也就是每小時大概 0。2 毫米。而且它不容易連續生長, 原因就是因為它是固體,溫場的地方溫度不一樣,溫度不一樣意味著蒸發的速度不一樣。而且碳化矽粉末它有一個很大的問題,矽會更容易出來,碳基不容易打進去,就會產生缺陷。而且剛剛講的各個地方溫度不一樣,因為中間溫度低,外圍溫度高,外圍這些蒸發的更快,所以最後的整個介面很不平衡。介面一旦不平,再生長下去就會不穩定。所以碳化矽最多也就長兩個禮拜,長度大概 2 釐米。所以PVT 的三大缺點,第一,長不快;第二,長不厚;第三,長不大(直徑)。還有一個缺點是材料品質不太高。國際主流水平位錯密度都還有每平方釐米 1000 個,矽只有個位數,所以碳化矽要達到矽的品質幾乎不可能,因為矽是用液體液相法的熔體法。

基於碳化矽的這個特性,它的研發效率和生產效率都非常低。所以碳化矽一上爐子就上 100 臺,每個攤位就製成 2 釐米。矽一個攤位可以拉 2 米甚至 3 米多,1 臺爐子頂碳化矽 100 臺。這意味著效率太低了,效率太低就導致你人工成本、固定資產投資都會增加,最終導致碳化矽特別貴。之前講到一個 6 寸大概要 7500 人民幣,是矽的 100 倍。研發效率低 100 倍,成本高 100 倍,所以這個是可以理解的。這個就是它的瓶頸。

剛說到碳化矽沒有液態,但現在也有一種液相法。這種方法用的不是碳化矽的液相,而是矽的液相。矽大概 1400 度就變成液態了,然後碳熔解到矽裡頭去,像咖啡溶於水一樣。當然,碳在矽裡的熔解度很低,所以需要加一些其他的助熔劑,把熔解度提高。在矽的熔體當中熔解碳,然後在液相外延透過籽晶往上拉。這種方法國內國際上都有一些公司在做,研究的歷史也比較長。剛才講的碳化矽氣相法的瓶頸和問題,在液相法裡都可以得到解決。第一,生產溫度可以大大下降, 大概 1700 度。第二,生產速度可以提升 5 倍,可以達到 1 小時 1 毫米,目前報道是可以長到 2 釐米,但是在我看來後期長到 5 釐米、10 釐米都是有可能的。另外還可以長厚、長大,熔體本身擴型更容易,6 寸到 8 寸可能不需要 5 年,1 年就可以了。另外,液相法產出的晶體的質量會大大提高,目前報答的位錯密度已經到達了百位數,優於國際上的主流水平。當然,前面提到加入了助熔劑,如何不讓助熔劑成為汙染和雜誌,還需要一些研究。我相信液相法這個技術將來會成為一個替代型的技術,也是碳化矽走向低成本的一個比較好的路線。

液相法是剛講的第二個路線,第三個路線是高溫 CVD。在我看這不是產業化的技術,因為 CVD 用的都是矽烷、甲烷,成本會更高。它無法解決當下 PVT 成本高的問題,反而它的成本會更高。它唯一的優勢在於可以長出比較好的籽晶。

現在基本上也就是這三條技術路線。PVT 現在比較成熟,還在不斷完善。成本每年以 10%的速度下降,但是它即便經過 10 年之後,它的成本最多能降到現在的一半,意味著還是矽的 50 倍的價格,還是很貴。我想 10 年之後,液相法肯定成熟了,也進入了市場。如果我來預測,接下來氣相法肯定會被淘汰,液相法成為產業化的主流。當然,這期間也可能出現新的技術。

Q:能否評價晶盛機電在碳化矽的一個進展和技術路徑的選擇?

A:晶盛機電是做裝置的,矽單晶爐。我看了它的一些報道,說要進入碳化矽這一塊,做裝置也賣裝置。我相信碳化矽這個裝置不復雜,氣相法PVT 的裝置不復雜,複雜的在於工藝。矽單晶爐裝置比PVT 裝置要複雜,包括軟體控制等等。唯獨 PVT 比它要求更高的就是溫度,但只要把原來矽爐的電阻加熱變成感應加熱就能達到這個溫度。

Q:為什麼第三代半導體這個材料不是說像傳統的矽機廠商這些出來,還是說像住友、日立這些他們更好。

A:因為它是完全不同的材料了,所以整個技術路線都不一樣。矽它就是一個單個半導體,它是一個熔體的生產方法。碳化矽用的PVT 氣相法,完全不同的技術路線,裝置、工藝完全都不一樣,所以都是完全不搭界的兩波人在做。

Q:Cree 和羅姆的一個具體的差別?為什麼國內用 Cree 比較多,羅姆比較少

A:首先是一個歷史的淵源。羅姆實際上他是收購了德國的 Sicrystal。Sicrystal 在沒有被羅姆收購之前,它整個在這個領域的地位也沒那麼高,體量也沒那麼大。Sicrystal 實際上也就是這幾年羅姆收購之後慢慢發展起來的,現在應該可以排在第二的位置。之前 Cree 體量遠遠大於它,而且Cree 實際上研發的時間也遠大於它。Cree 知名度高,本身體量大,工作能力強,國內因為 Cree 本身在這個領域的霸主地位,一直用它到已經習慣了,而且它的產能有足夠的去供應,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產能不夠了,我想國內也會自然會去買 Sicrystal 的。

Q:Cree 器件採用平面型結構,羅姆是溝槽型(trench),這個會不會有什麼不同?

A:他們確實兩者的技術路線不太一樣。Cree 是做了平面結構的MOSFET。羅姆是溝槽型trench。trench 實際上從技術先進性上來說應該更好一些,trench 結構的器件的效能也會更好。所謂的效能更好,就是它的脈壓還有導通電阻在當下實驗室測試、出場測試的時候效能都會很好。但是碳化矽器件我們需要在效能和可靠性兩者之間做平衡。我一般把效能理解成一個爆發力,把可靠性比喻成持久力。一個器件不僅需要有爆發力,同時也需要有持久力。實際上 trench 的這種結構,它可以提升效能,但是這種trench 結構,它的可靠性方面會有本質的缺憾。

當然也有辦法去改善它,改善意味著成本又會上去。所以這兩種技術路線,Cree 可以看出來是比較保守的,他用平面的結構,它可靠性很好,可靠性好就損失了一部分的效能。然後就看什麼資產上用了。對於車用來說,對於可靠性的要求更高。因為車使用上基本是 10 年以上,不是說今天開得很好,過了兩年就不行了。所以 Cree 為什麼一直堅持平面型的結構,我想他是要瞄準了在車上大規模的使用。trench 的結構的可靠性也能提升,提升就意味著成本會上升。效能也好了,可靠性也好了,但是價格貴了,你願不願意買單?實際上又回到了一個你願意買碳化矽還是矽的問題。所以我認為不同的器件,它會有不同的應用場景,會切合不同的賽道。

Q:Cree 碳化矽器件和羅姆碳化矽器件的價格差

A:價格沒有了解,但應該是比較透明的。假如規格一樣,價格不會相差太大。

Q:北汽新能源、極力開始使用羅姆的產品,羅姆採用的 Trench 結構是不是有技術突破?以後是不是會更有競爭力?

A:器件的結構,沒有任何一種是完美的,一方面加強就會損失另一方面的效能。就像羅姆選擇這個 trench 的這種結構,在車上用,實際上它是不是在車上每一個環節都可以用?也不一定。比如說吉利跟羅姆合作,在車上用羅姆的器件,那車上所有的器件是不是都用了?未必。可能在某一個環節適合這個器件的應用,可能在另一個環節,比如說DC/DC、OBC,用它不合算。所以任何一個器件不是萬能的,它可能適合某一種應用產品。不同車上不同的應用,不是某一家企業的某種結構都能夠適用和覆蓋的。

Q:6 寸碳化矽和 8 寸碳化矽的價格

A:目前 8 寸還沒有。如果有一天 8 寸出來了,預測單位面積價格高於 6 寸。倒掛的原因是因為緊缺,但即便貴了一點,算上後面器件的成本抵消的部分,還是便宜。6 寸目前價格是 7500 人民幣,8 寸相對 6 寸面積增加不到兩倍,但我預測價格達到兩倍是有可能的,15000 左右。

Q:國內碳化矽Mos 代工能力有哪些廠商比較強?

A:國內有一些企業可以開始做了,比如中芯紹興、蕪湖的啟迪等。國際上有德國 X-Fab 等。

應該說整個代工體系應該還不是太完善。代工需要自己有工藝的能力,因為這些企業實際上也就近幾年剛起來的,它在工藝的這些能力上應該還沒有非常的完備,所以代工能力應該還是比較有限,所以量應該也跑不起。但是我相信隨著市場起來之後,他有更多的單子,這些單子實際上可以鍛鍊他的能力。為什麼臺積電這麼厲害?因為有很多的量讓它跑,把他的能力給鍛鍊起來了, 這些工程師的能力都鍛鍊起來了,所以現在本身都沒有量,自己也不可能因為花太多的時間去鍛鍊自己的這種,因為他流片都要花錢的,他自己又不是做產品的,是代工的,他自己不可能自己去做工藝的鍛鍊,他肯定要接單。所以意味著這個需要時間去培育。

但是我還是回到這個話題,碳化矽這個領域,電力電子器件這個領域,靠代工,做一個設計企 業,我覺得在市場上永遠是一個配角的角色,不可能做到頭部的。對,當然你要做頭部,必須要做自己的 IDM 的,這個是必然的。當然我想這個市場到了 10 年之後,這個市場已經一定的體量容量,社會風光也很明確了,那個時候可能會有很少的一些企業會有生存空間。因為畢竟碳化矽整個它跟 IC 不一樣,首先它設計不復雜,其次,它的體量沒那麼大。