在PVT法(物理气相传输法)主导的碳化硅(SiC)衬底市场中,Wolfspeed 以 62% 的全球市场份额占据绝对领先地位,而中国厂商天科合达的市占率仅为 4%,整体处于追赶者的位置。美、欧、日企业合计控制着超过 80% 的 SiC 衬底市场,中国在技术、产能和上游材料方面仍有明显差距。
全球格局:美欧日主导,一超多强
SiC 衬底市场呈现明显的“一超多强”格局。根据 Wolfspeed 2021 年投资者日数据,Wolfspeed 独占 62% 的份额,II-VI 和 Rohm 分别占 14% 和 13%,SK Siltron 占 5%。唯一进入前十的中国厂商天科合达市占率为 4%,其余企业合计仅 2%。
PVT 法是当前最主流的 SiC 单晶生长技术,超过 90% 的企业采用该方法。其核心难点在于晶体生长速度极慢——行业内普遍水平为每小时仅生长 0.2-0.3 毫米(一周约 2-3 厘米),而 Wolfspeed 作为行业龙头,一周可生长 4 厘米,但仍远低于硅材料一周数米的生长速度,这导致衬底成本居高不下。
中国的位置:追赶中的差距与机遇
技术差距:中国在 6 英寸 SiC 衬底已实现量产,但 8 英寸产品的研发进度落后于 Wolfspeed、II-VI 等海外龙头。PVT 法对长晶设备的温场控制、籽晶质量要求极高,且高纯碳化硅粉料等上游环节仍需依赖进口,国产替代尚未完全打通。
成本与产业链:衬底成本占 SiC 器件全产业链成本的 47%,是技术壁垒最高的环节。目前相同功率的 SiC 器件价格约为 IGBT 的 2.5 倍以上,价格劣势部分源于衬底环节的良率和生长速度限制。中国企业在长晶设备、粉料等上游环节的进口依赖度仍较高,这制约了成本下降速度。
追赶机遇:全球供应链重构背景下,中国厂商正加速 6 英寸产能扩张和 8 英寸研发,同时受益于国内新能源车、光伏等下游需求的快速增长。不过,要突破 Wolfspeed 等龙头的专利壁垒和工艺积累,仍需时间。
常见问题
为什么 PVT 法是 SiC 衬底的主流技术?
PVT 法(物理气相传输法)是目前最成熟的 SiC 单晶生长技术,超过 90% 的企业采用此方法。它通过在高温(约 2000°C 以上)下使 SiC 粉料升华,再在籽晶上重新结晶,但生长速度极慢,导致成本高昂。
中国 SiC 衬底企业能否追上 Wolfspeed?
短期内差距明显。Wolfspeed 凭借 62% 的市场份额和领先的晶体生长速度(一周 4 厘米)占据先发优势。中国厂商天科合达市占率仅 4%,且在上游高纯粉料、长晶设备等环节仍有进口依赖,但国内下游需求的爆发正为国产替代提供市场验证机会。
衬底成本对 SiC 器件价格影响有多大?
衬底成本占 SiC 器件全产业链成本的 47%,是最大的成本构成。由于晶体生长慢、良率低,目前相同功率的 SiC 器件价格是 IGBT 的 2.5 倍以上。降低衬底成本是 SiC 大规模普及的关键。