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縱觀產(chǎn)業(yè)鏈，襯底與外延占據(jù) 70%的成本碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈主要分為襯底、外延、器件和應(yīng)用四大環(huán)節(jié)，襯底與外延占據(jù)70%的碳化硅器件成本。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，碳化硅器件的成本構(gòu)成中，襯底、外延、前段研發(fā)費(fèi)用和其他分別占比為47%，23%，19%，6%，5%，襯底+外延合計(jì)約70%，是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈制造的重要組成部分。
襯底和外延層的缺陷水平的降低、摻雜的精準(zhǔn)控制及摻雜的均勻性對(duì)碳化硅器件的應(yīng)用至關(guān)重要。受制于材料端的制備難度大，良率低，產(chǎn)能小，目前碳化硅襯底及外延層的價(jià)值量高于硅材料。
碳化硅襯底分為導(dǎo)電型和半絕緣型襯底。在導(dǎo)電型碳化硅襯底上生長(zhǎng)碳化硅外延層，可制成二極管、MOSFET等功率器件，主要應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電等領(lǐng)域;在半絕緣型碳化硅襯底上生長(zhǎng)氮化鎵外延層，可制成HEMT等微波射頻器件，主要應(yīng)用于5G通訊、衛(wèi)星等領(lǐng)域。
襯底:晶體生長(zhǎng)是核心難點(diǎn)，PVT為主流方法
碳化硅襯底經(jīng)多個(gè)工序，PVT為碳化硅晶體生長(zhǎng)的主流方法。碳化硅襯底制備目前主要以高純碳粉、硅粉為原料合成碳化硅粉，采用物理氣相傳輸法(PVT法)，在單晶爐中生長(zhǎng)成為晶體，隨后經(jīng)過(guò)切片、研磨、拋光、清洗等步驟制成單晶薄片作為襯底。
晶體生長(zhǎng)是核心難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)襯底良率偏低。1)SiC晶棒生長(zhǎng)速度慢。長(zhǎng)度約2cm的 Sic晶棒大約需要7-10天的生長(zhǎng)時(shí)間(天科合達(dá)招股說(shuō)明書數(shù)據(jù))，生長(zhǎng)速度僅為Si晶棒的幾十分之一;2)晶體生長(zhǎng)對(duì)各種參數(shù)要求高，工藝復(fù)雜。在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中需要精確控制硅碳比、生長(zhǎng)溫度梯度等參數(shù)，并且生長(zhǎng)過(guò)程不可見。
我們認(rèn)為長(zhǎng)晶難點(diǎn)在于工藝而非設(shè)備本身，目前部分碳化硅村底廠商選擇自研長(zhǎng)品設(shè)備，也有部分廠商選擇外購(gòu)模式。