碳化硅衬底市场呈现明显的“一超”格局:Wolfspeed 以 62% 的份额占据主导,II-VI 占 14%、Rohm 占 13%、SK Siltron 占 5%,国内厂商天科合达市占率约 4%,其他厂商合计 2%(Wolfspeed 2021 Investor Day 数据)。在这一格局下,中国在碳化硅晶片工艺流程中整体处于追赶位置——衬底是碳化硅产业链中技术壁垒最高、成本占比最大的环节,而国内份额仍然有限。
全球格局:一超多强,海外主导
从产业链结构看,碳化硅自上而下分为衬底、外延、设计、制造四个环节。海外厂商多采用一体化 IDM 架构,国内厂商则以专注某一环节为主。
衬底环节的集中度尤其突出。上述数据中,Wolfspeed(原 Cree)一家即占六成以上,II-VI、Rohm、SK Siltron 分列其后,天科合达是其中唯一的国产厂商代表。
| 厂商 | 市占率 |
|---|---|
| Wolfspeed | 62% |
| II-VI | 14% |
| Rohm | 13% |
| SK Siltron | 5% |
| 天科合达 | 4% |
| 其他 | 2% |
(数据来源:Wolfspeed 2021 Investor Day)
中国位置:卡在壁垒最高的衬底环节
衬底之所以成为“卡脖子”环节,核心在于晶体生长。碳化硅晶片工艺流程中,晶体生长速度慢是根本瓶颈:主流 PVT(物理气相传输法)路线每小时仅能生长 0.2–0.3 毫米,一周约 2–3 厘米;行业领先的 Wolfspeed 一周约 4 厘米。相比之下,硅材料一周可生长几米晶体,差距达百倍量级。叠加良率相对较低,衬底成本占到全产业链的一半左右(衬底 47%、外延 23%、设计制造封测 30%)。
技术壁垒高、成本占比大,直接决定了衬底环节的格局高度集中,也解释了国产份额为何有限。国内以专注单一环节为主的模式,在衬底这一最上游、最难突破的环节上,仍需时间积累。
常见问题
碳化硅衬底市场为什么高度集中?
衬底是碳化硅产业链中技术壁垒最高的环节,核心难点在晶体生长速度慢、良率相对较低,导致成本占全产业链约一半。高壁垒自然带来高集中度,Wolfspeed 一家即占 62%。
中国厂商在碳化硅产业链中处于什么位置?
国内厂商以专注某一环节为主,与海外一体化 IDM 架构形成对比。在壁垒最高的衬底环节,天科合达市占率约 4%,是唯一的国产代表,整体仍处追赶位置。
碳化硅衬底成本为什么这么高?
主要卡在晶体生长:PVT 法每小时仅生长 0.2–0.3 毫米,一周约 2–3 厘米,而硅材料一周可生长几米,差距达百倍;再加良率相对较低,衬底成本占到全产业链的 47%。