“以碳化硅為襯底做成的晶圓，現在每片價格高達30萬元！”一家主營功率器件的公司負責人如此感嘆。

隨著新能源汽車巨頭陸續試水，碳化硅在新能源汽車、光伏領域、電力市場快速放量。國內碳化硅產業鏈發展狀況如何？未來市場空間有多大？近日，上海證券報記者專訪了露笑科技董事長魯永。

“未來需求量和增速都非常可觀，整個產業鏈瓶頸還是襯底片、外延片。”魯永介紹，露笑科技在藍寶石襯底片、長晶爐等領域積累了豐富經驗，進入材料硬度接近、前景廣闊的碳化硅領域可謂順理成章。在公司首席科學家陳之戰的帶領下，公司在碳化硅襯底片領域取得了突破性進展，成為國內領先的導電型碳化硅襯底片公司。

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碳化硅為什么火了？

在特斯拉采用了碳化硅功率器件后，碳化硅變得炙手可熱。

“一方面，碳化硅成本持續下降，越來越多的應用端可以接受了，開始主動采用碳化硅器件提升產品性能；另一方面，‘雙碳’戰略下，節能減排需求也助推了用戶加速采用碳化硅器件。”魯永認為，在技術端和應用端合力推進下，碳化硅的應用市場進入了爆發期。

對于采用碳化硅的“好處”，魯永給記者舉了一個例子：在發電行業，當交流電直流電轉換時，如果關鍵器件采用碳化硅，可大幅減少轉換過程中的電力損耗。即便這個比例是1%，那節能總量也是驚人的。

記者了解到，小鵬G9采用800V高壓SiC平臺，相比400V平臺續航提升了5%。這意味著，整車廠可以在采用相同電池容量情況下，通過碳化硅器件將續航里程提升5%；或者在設計相同續航里程情況下，減少搭載的電池容量5%。兩種情況都有助于整車廠顯著降低成本。

“光伏逆變器已經采用碳化硅器件，新能源汽車用碳化硅將在未來一兩年內快速放量。”魯永表示，碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨特優勢，與硅基功率器件相比，可大幅提高能源轉換效率，未來在光伏、新能源汽車、電力電子、軌道交通等領域具有確定的大需求、高增長。

記者注意到，全球主要的碳化硅供應商紛紛擴產。全球最大的碳化硅供應商Wolfspeed宣布將新建8英寸晶圓廠，羅姆希望在未來5年內將產能提高5倍，東芝計劃到2024年將碳化硅產量提高3倍；國內廠商方面，天岳先進投資25億元擴產6英寸導電型碳化硅襯底材料，露笑科技定增募資25.67億元用于大尺寸碳化硅襯底片等項目。

魯永認為，碳化硅進入需求驅動成長的階段，需求放量帶來成本價格下降，進而又帶動新的需求，這樣的正循環正在加速推動產業成長。多家機構看好碳化硅市場的高成長性。Yole預測，2021年全球碳化硅功率器件的市場規模約10億美元，預計到2025年將超過37億美元，年復合增長率超過34%。

襯底片為什么是瓶頸？

“未來市場的年需求量高達200萬至300萬片，完全不用擔心產能過剩。”對于全球碳化硅擴產大潮，魯永告訴記者，當前碳化硅襯底片、外延片供不應求，成為產業發展掣肘。

難道不是買個爐子(長晶爐)就可以拉晶棒、切碳化硅襯底片了嗎？“整個生產過程涉及很多參數設定、耦合效應，每一道工序都會影響碳化硅襯底片的質量和良率。”面對記者疑惑，魯永解釋道。

據介紹，碳化硅襯底片的制備過程非常復雜，首先是將高純碳粉、高純硅粉合成碳化硅粉，在特殊溫場下，采用物理氣相傳輸法(PVT)生長出碳化硅晶錠，然后將晶錠加工成晶棒，再切割為碳化硅晶片，經過研磨、拋光、清洗等多道工序，得到碳化硅襯底片。

“長晶就是最大的難點之一，晶錠每增加一毫米厚度，廠商都要付出巨大的努力。”魯永表示，這背后是亟待解決的兩個世界性難題：一是碳化硅晶體生長的速度、穩定性跟不上產業需求的快速放量；二是碳化硅晶錠厚度與質量的矛盾。在晶錠生長過程中，氣態碳化硅會持續分解為碳和硅，這些雜質附著在晶錠上不僅影響晶錠的質量(比如純度)，還減緩晶錠生長速度，廠商必須在晶錠厚度和質量間取一個平衡。

不僅是長晶，碳化硅襯底片生產的每一個步驟、每一個物料都至關重要。“露笑科技產能增長現在就嚴重受到輔料的影響，比如高品質的拋光材料國內就很缺乏。”魯永說。

掌握碳化硅核“芯”技術

目前，露笑科技已經能量產碳化硅襯底片，并與下游企業簽訂了大額長單。這得益于露笑科技前瞻布局、練就一手絕活。

“從軟硬件設備到籽晶，再到整個生產及控制、成本管控，露笑科技構建了一整套的知識產權和工藝標準，確保碳化硅襯底片的質量和生產效率。”魯永強調，這樣的內功可不是一蹴而就的。露笑科技通過藍寶石加工業務，在晶體生長、切、磨、拋技術及工藝等領域積累了深厚的實力，又經過三四年的研發，才有了今天的成果。

說到這里，魯永笑呵呵地說，露笑科技的進展太快了，以至于讓外界懷疑，這家公司到底是在吹牛還是有真功夫？

“不同于業界采用‘小試、中試、產線’等做法，露笑科技總結、開創了一個全新的、快速迭代的產業化模式。”對于露笑科技的獨辟蹊徑，魯永進一步解釋，露笑沒有秉承傳統的“在實驗室孵化成功再產業化”思路，而是一開始就直接把研發實驗室搬到了廠里，在大產線上直接進行驗證、試驗，從而大大縮短了工藝開發與驗證的過程、直接提升了產品質量和良率。

創新研發模式，露笑科技大大加快了碳化硅襯底片的產業化速度。魯永介紹，目前露笑科技一共有280臺長晶爐，預計8月襯底片出貨量可達到500至1000片，今年年底可達到5000片/月的產能，到2023年4月產能可達到1萬片/月；預計2023年能夠實現年產20萬片的產能規劃。

露笑科技的碳化硅襯底片已通過多家終端用戶的驗證。公司碳化硅襯底片二極管(SBD)前期已通過相關下游用戶驗證，用到了光伏器件中；三極管(MOSFET)目前還在驗證過程中。“二極管驗證周期半年到一年，但三極管驗證周期是一至兩年，所以后者還需要一點時間。”

“掌握碳化硅核‘芯’技術，做第三代半導體領跑者。”在露笑科技公司的墻壁上，張貼著這樣一張醒目的標語。

露笑科技已經成為國內排名靠前的導電型碳化硅襯底片供應商，未來將大幅提升產能，同時預研、儲備8英寸襯底片技術。“我們會深耕碳化硅行業。”魯永說。

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