2）在材料方面
衬板从氧化铝升级到氮化硅、氮化铝、AMB 厚铜衬板，塑封取代传统灌胶。 传统的 HPD 使用氧化铝材料，优点在于价格便宜、供应量充足，缺点在于散热 能力较差。新型基材主要是氮化硅、氮化铝材料、AMB 厚铜衬板。氮化铝一般 用于工业领域，氮化硅常用于汽车领域，AMB 厚铜衬板用在车载 SiC 领域。 对于模块的散热结构来说，衬板的选择尤为重要，目前主流的功率半导体模块封 装主要还是用 DBC（直接键合铜）陶瓷基板， AMB 的热导率比 DBC 氧化铝 高 3 倍，且机械强度及机械性能更好。随着碳化硅功率模块的应用逐渐成熟， AMB 有望逐渐成为电子模块封装的新趋势。此外，塑封模块相较于 hybridpack 模块的优势具有低杂散电感、高可靠等特性。
3.4.专用设备研发和产业化加速
SiC 产业链主要区别在长晶以及外延环节，加工设备切割/研磨/抛光都是通用设 备，因此国产替代重点主要集中在 SiC 长晶设备以及 SiC 外延设备。SiC 长晶 炉方面，因长晶难点不在设备本身而是在工艺，大部分 SiC 衬底公司选择自研 SiC 长晶设备，也有一些厂商作为第三方单独供应 SiC 长晶设备，如北方华创、 晶升装备、晶盛机电实现量产突破，国产单价 60-110 万。SiC 外延炉方面，壁 垒更多来自于设备资本开支及对设备的工艺控制，目前外延设备供不应求。ASM 预计 2021-25 年对 SiC 外延设备的需求将以超过 25% 的 CAGR 增长。国内 北方华创、晶盛机电、恒普股份、纳设智能、中微公司、中电科 46 等，正在研 发布局该领域，产品单价 800-1000 万。
3.4.1. SiC 长晶设备：北方华创及晶升装备占据国内 77%市场份额
SiC 长晶炉与传统硅基设备相比原理具有相通性，但 SiC 衬底生长工艺难度更 高；为了保证工艺一致性，大部分 SiC 衬底公司选择自研 SiC 长晶设备。SiC 长晶环节主要采用 PVT（物理气相传输）的技术路线，温度高、不可实施监控， 且长晶难点不在设备本身而是在工艺。因此基本每家衬底厂商工艺不一样，也是 各家的核心 know-how，衬底制造企业往往会选择自研“设备 工艺”模式效率 会更高。 1）天科合达：选择自研 SiC 长晶设备（沈阳设有分公司），长晶设备大部分自产 自销； 2）天岳先进：选择自研长晶设备并找北方华创代工，但天岳先进拥有长晶炉的知识产权。 国内采用自研/自产 SiC 长晶设备的碳化硅厂商还包括晶盛机电、河北同光、山 西烁科等。上述碳化硅厂商自研/自产晶体生长设备主要用于其自身碳化硅衬底 的生产制造，不存在大批量对外销售设备的情形。
国内碳化硅单晶炉设备供应商目前可分为三个梯队： 第一梯队，晶升装备及北方华创为国内碳化硅单晶炉主要供应商，具备国内领先 的碳化硅单晶炉产业技术能力，产品已大批量交付多家国内下游碳化硅材料主流 厂商。 第二梯队，宁波恒普真空科技股份有限公司已实现向下游碳化硅厂商的小批量交 付，沈阳中科汉达科技有限公司主要根据自产/自研设备碳化硅厂商的设计及技 术要求，配套生产供应碳化硅单晶炉主要部件。 第三梯队，国内其他碳化硅单晶炉厂商包括连城数控、哈尔滨科友半导体产业装 备与技术研究院有限公司、山东力冠微电子装备有限公司、厦门天三半导体有限 公司、上海汉虹精密机械有限公司、苏州优晶光电科技有限公司、磐石创新（江 苏）电子装备有限公司及江苏卓远半导体有限公司等，其中多数设备厂商处于样 机开发及验证阶段，未实现设备批量供应。
北方华创及晶升装备目前约占国内 SiC 长晶炉市场份额 77%。国内对外采购晶 体生长设备的主要碳化硅厂商包括天岳先进、三安光电、东尼电子及中电化合物 半导体有限公司，其主要向晶升装备及北方华创采购碳化硅晶体生长设备。根据 北方华创公开披露资料，北方华创碳化硅单晶硅炉已累计出货千余台，预计 2022 年销售 480 台至 500 台。晶升装备因进入 SiC 长晶设备时间相对较晚，故晶升 装备碳化硅单晶炉累计销售数量及市场占有率低于北方华创。 根据国内主要碳化硅厂商公开披露的现有产能、晶体生长设备主要供应商信息、 主要客户设备数量、已供应设备数量等信息进行测算。北方华创主要向天岳先进 供应长晶设备，预计占国内碳化硅厂商采购份额的比重为 50%以上；晶升装备 SiC 长晶炉市场占有率约为 27.47%-29.01%。
未来 2-5 年国内 SiC 长晶设备市场规模约为 36.38-88.94 亿元。随着下游器 件/模块应用的放量，我国本土企业也积极投入碳化硅衬底国产化的进程中。天岳 先进、三安光电、露笑科技、东尼电子等上市公司公司，天科合达、比亚迪半导 体、河北同光等拟上市公司，均规划在 2022-25 年间扩张 SiC 衬底产能，衬底 尺寸以 4 英寸、6 英寸为主，少数包括 8 英寸产线。参考晶升装备公告中的假 设，以单台碳化硅单晶炉产量为 375 或 500 片/年进行测算，假设每台单价为 60 万元-110 万元（含税），预计未来 2 至 5 年内，国内主要外购 SiC 长晶设备市 场需求约为 36.38-88.94 亿元。
3.4.2. 碳化硅外延设备：被海外四大企业垄断，瓶颈突破需重视
与衬底环节所需“设备 长晶工艺”的 know-how 不同，SiC 外延技术成熟度 相对较高，该环节的更多壁垒来自于设备资本开支及对设备的工艺控制，目前全 球主要有四家 CVD 设备玩家，其 SiC 外延设备具有各自的优势： 1）Axitron 的外延设备生长能力最强（10*100mm&6*150mm），因此其产能 相对更大。2）LPE 的外延设备的生长速率最高（＞90um/h）。 3）日企 TEL 的外延设备为双腔体结构，有助于提高产量。 4）nuflare 的旋转速率更高，每分钟可达 1000 转，因此均匀性更强，同时他的 气流方向可以避免一些颗粒物的产生，减少颗粒物落到片子上的概率。
目前整个碳化硅产业链的瓶颈在外延环节。近两年资本市场更关注价值量更高的 SiC 衬底环节和以及上车最快的模块环节，却疏忽了外延的环节。目前外延环节 成为整个 SiC 产业链产业化的瓶颈，主要问题在于以下两点： 1）外延设备供不应求。到目前为止，主要 6 寸外延设备集中在国外 4 家厂商手 中，他们的产能有限且交期极长，而国内 SiC 外延设备厂商的产品还需验证。现 在国内主要有两大 SiC 外延厂，一个是厦门的瀚天天成，还有一个是东莞的天域 半导体。2022 年上半年的二者的外延设备数量在 20 多台，到年底可以超过 30 台左右。2）外延炉在验证过程中还主要面临几大问题：a）主要零配件能否满足供给；b） 本身设备的稳定性、操作方便性；c）生产出来的外延片能否满足市场需求。 预计未来 5 年全球 SiC 外延设备增速为 25%：2022 年 7 月，ASM International N.V.（ASM）宣布收购位于意大利的碳化硅(SiC)和硅外延设备制造商 LPE S.p.A.的所有流通股。ASM 内部预计从 2021-25 年，对 SiC 外延设备的需求 将以超过 25%的复合年增长率增长。国内做 SiC 外延设备厂商有北方华创、晶 盛机电、恒普股份等，目前也在逐步进入到客户验证阶段。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。
