碳化硅(SiC)衬底成本占器件总成本的47%,且晶体生长速度极慢(行业龙头Wolfspeed一周仅能生长约4厘米),技术壁垒极高。全球衬底市场呈现一超多强格局:Wolfspeed以62%的市占率独霸天下,II-VI(14%)和Rohm(13%)紧随其后,国内厂商天科合达市占率约为4%。这一格局的形成,核心在于衬底环节对长晶工艺、良率控制的极高要求,以及海外龙头多年的技术积累与产能优势。

衬底为何是SiC产业链的“咽喉”?

SiC器件成本中,衬底占比高达47%,外延占23%,设计、制造、封测合计占30%。衬底的高成本源于其核心工艺——物理气相传输法(PVT),约90%以上企业采用此法。PVT法的晶体生长速度极慢,每小时仅能生长0.2-0.3毫米,一周约2-3厘米;即便行业最领先的Wolfspeed,一周也仅能生长4厘米。相比之下,硅材料一周可生长数米,差距达百倍。慢速生长叠加良率偏低,导致SiC衬底成本居高不下,直接推高了终端器件价格——相同功率的SiC器件价格可达IGBT的2.5倍以上。

全球龙头格局:Wolfspeed领跑,国内厂商追赶

从市场份额看,Wolfspeed(原Cree)以62%的市占率占据绝对主导,II-VI(14%)和Rohm(13%)分列二三位,SK Siltron约占5%,国内厂商天科合达市占率约4%。这一格局的形成,主要得益于海外龙头在长晶技术、大尺寸衬底量产、良率控制等方面的先发优势。Wolfspeed在晶体生长速度(一周4厘米)和产能规模上均领先行业,II-VI与Rohm则在特定技术路线或垂直整合上具备竞争力。国内厂商如天科合达虽已进入全球前五,但市占率仍较小,与海外巨头在产能规模、良率稳定性等方面存在差距,正通过技术攻关和产能扩张逐步追赶。

常见问题

为什么SiC衬底环节壁垒如此之高?

核心在于晶体生长工艺。PVT法生长速度极慢(每小时仅0.2-0.3毫米),且对温度、压力等参数控制要求极高,不同条件下生长速率差异巨大(如资料中不同源温度及压力下的生长速率曲线所示)。同时,良率提升需要长时间的经验积累,这构成了极高的技术和工艺壁垒。

国内衬底厂商与海外龙头的主要差距在哪里?

主要体现在产能规模、良率稳定性和大尺寸衬底量产能力上。Wolfspeed、II-VI等海外厂商经过多年发展,已实现规模化稳定生产,而国内厂商如天科合达市占率约4%,仍处于产能爬坡和良率提升阶段,追赶需要时间。

未来SiC衬底竞争格局可能如何演变?

随着新能源汽车、光伏等下游需求爆发,衬底市场将持续扩容。国内厂商正加速扩产和技术突破,有望逐步缩小与海外龙头的差距。但短期内,Wolfspeed等巨头的技术和产能领先优势仍将维持,竞争格局的实质性改变需依赖国内厂商在长晶速度、良率等核心指标上的突破。

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