哈勃投的第四家碳化硅企业，为什么选择做SiC外延的它？

半导体材料与工艺设备

2021年7月8日 14:34

近日，东莞市天域半导体科技有限公司（简称“天域”）发生工商变更，新增股东华为关联投资机构深圳哈勃科技投资合伙企业（有限合伙）等，注册资本由约9027万增至约9770万，增幅超8%。在碳化硅领域的布局上，此前华为旗下的哈勃科技投资也已入股了山东天岳、瀚天天成等碳化硅技术厂商。

东莞天域

根据官网介绍，天域（TYSiC）成立于2009年，是中国第一家从事碳化硅（SiC）外延片市场营销、研发和制造的私营企业。2010年，天域与中国科学院半导体研究所合作，共同创建了碳化硅研究所。

天域是中国第一家获得汽车质量认证（IATF16949）的碳化硅半导体材料供应链企业。目前，天域在中国拥有最多的碳化硅外延炉-CVD，月产能5000件。

凭着最先进的外延能力和最先进的测试和表征设备，天域为全球客户提供n-型和p-型掺杂外延材料、制作肖特基二极管、JFETs、BJTs、MOSFETs，GTOs和IGBTs等。

天域的宗旨是，促进第三代（宽禁带）半导体产业的发展，成为全球碳化硅外延片的主要生产商之一，以先进的碳化硅外延生长技术为客户提供优良产品和服务。

总的来说，这是一家在产业链上取得一定成就，技术实力不俗，并且有快速上马IPO之路潜质的一家SiC外延生产企业。选择此类企业，也是哈勃一贯的投资风格！

SiC外延重要性

SiC外延片是SiC产业链条核心的中间环节

目前碳化硅和氮化镓这两种芯片，如果想最大程度利用其材料本身的特性，较为理想的方案便是在碳化硅单晶衬底上生长外延层。

碳化硅外延片，是指在碳化硅衬底上生长了一层有一定要求的、与衬底晶相同的单晶薄膜（外延层）的碳化硅片。实际应用中，宽禁带半导体器件几乎都做在外延层上，碳化硅晶片本身只作为衬底，包括GaN外延层的衬底。

我国SiC外延材料研发工作开发于“九五计划”，材料生长技术及器件研究均取得较大进展。主要研究单位有中科院半导体研究所、中电集团13所和55所、西安电子科技大学等，产业化公司主要是东莞天域和厦门瀚天天成。目前我国已研制成功6英寸SiC外延晶片，且基本实现商业化。可以满足3.3kV及以下电压等级SiC电力电子器件的研制。不过，还不能满足研制10kV及以上电压等级器件和研制双极型器件的需求。

碳化硅材料的特性从三个维度展开：

1.材料的性能，即物理性能：禁带宽度大、饱和电子飘移速度高、存在高速二维电子气、击穿场强高。这些材料特性将会影响到后面器件的性能。

2. 器件性能：耐高温、开关速度快、导通电阻低、耐高压。优于普通硅材料的特性。反映在电子电气系统和器件产品中。

3. 系统性能：体积小、重量轻、高能效、驱动力强。

碳化硅的耐高压能力是硅的10 倍，耐高温能力是硅的2 倍，高频能力是硅的2 倍；相同电气参数产品，采用碳化硅材料可缩小体积50%，降低能量损耗80%。

这也是为什么半导体巨头在碳化硅的研发上不断加码的原因：希望把器件体积做得越来越小、能量密度越来越大。

行业现状

我们都知道，芯片设计企业得产能者得天下，这也是华为哈勃近期不断布局的原因。

纵观SiC产业链，虽然我国投资的碳化硅衬底项目已经有30多个，但是市场需求量最大的6英寸N型碳化硅晶片依然严重依赖进口。国产的产品尚无法进入主流的供应链，碳化硅衬底和外延的成本目前占到碳化硅模块总成本的50%以上，如果该问题不得到解决，我国碳化硅产业相比于美国很难有什么太大的竞争力。

相比衬底，外延仿佛是个很好切入的市场，一方面，外延环节技术较为单一，主要过程为在原SiC衬底上生长一层新单晶。是整个产业链中附加值和技术门槛最低的环节，另一方面外延环节依赖成熟的设备(目前业界主流设备为Aixtron等公司提供的CVD设备)，气相沉积流程通过流量计严格控制，业界和设备商有相对成熟的技术。

同时，国内厂商技术与国外先进水平差距目前来看不是非常大，与瀚天天成为例，已经可以与昭和电工的产品在全球多个市场竞争。

瀚天天成和东莞天域是国内SiC外延的主要厂商，其中瀚天天成为国内外延龙头企业，瀚天天成在外延工艺环节积累了一定的Know-how，相对走的稍快一些，但天域也是紧随其后。虽然，目前国内厂商在长厚膜高压器件，在更高功率、高电流、高电压器件结构相关的外延技术上仍有提升空间，在产能和工艺优化上仍有提升空间，成本还需要进一步控制，但在外延市场，国产企业已经能占有一席之地了。

竞争格局

碳化硅外延片生产的国外核心企业，主要以美国的Cree、 DowCorning、II-VI、日本的罗姆、昭和电工、三菱电机、德国的Infineon 等为主。其中，美国公司就占据全球70-80%的份额。技术上也在向6英寸为主的方向过渡。

国外主要的外延片企业代表企业昭和电工，目前产品已经应用于丰田集团旗下主要生产汽车空调、点火、燃油喷射等系统的DENSO（电装）公司用于燃料电池电动车的下一代增压动力模块制造。近期英飞凌科技公司与昭和电工签订了一份包括外延在内的多种SiC材料（SiC）的供应合同，以满足英飞凌目前SiC基产品不断增长的需求。

国内碳化硅外延片的生产商，主要瀚天天成、东莞天域、国民技术子公司国民天成、世纪金光，以及国字号的中电科13所和55所。以及实现 SiC 从材料到封装一体化的半导体公司三安集成等。目前国内外延片也是以提供4英寸的产品为主，并开始提供6英寸外延片。2019 SiC外延片折算6英寸产能约为20万片/年。

三安集成是全球少数实现 SiC 从材料到封装一体化的半导体公司。目前，三安集成是继科锐、罗姆后，全球少数实现 SiC 垂直产业链布局的厂商，在国内更是行业先驱者。

三安长沙项目

三安集成长沙项目加码 160 亿投资 SiC 等第三代化合物半导体，抢先卡位布局。2020 年 6 月，公司公告在长沙高新技术园区成立子公司，投资160亿元于SiC等化合物第三代半导体项目，包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链。长沙投资的具体项目的产品包括 6 寸 SiC 导电衬底、4 寸半绝缘衬底、SiC 二极管外延、SiC MOSFET 外延、SIC 二极管外延芯片、SiC MOSFET 芯片、SiC 器件封装二极管、SiC 器件封装 MOSFET。该项目 2020 年 7 月开工，计划 2021 年 6 月试产，预计 2 年内完成一期项目并投产，4 年内完成二期项目并投产，6 年内达产。

今年内哈勃拿下的两家国内目前最突出的外延企业。

厦门瀚天天成

该公司已经形成3英寸、4英寸以及6英寸的完整碳化硅半导体外延晶片生产线，并满足600V、1200V、1700V器件制作的需求。2014年5月29日，瀚天天成首批产业化的6英寸碳化硅外延晶片在厦门火炬高新区投产，并交付第一笔商业订单产品，成为国内首家提供的商业化6英寸碳化硅外延晶片。