SiC整条产业链，华为投全了

此前，我们报道过华为全面进攻功率器件，包括IGBT、SiC和GaN。而华为似乎尤其看好SiC，在SiC领域，华为可以说投资了一整条产业链，涵盖SiC衬底、SiC外延、SiC器件、SiC衬底制造设备。华为究竟在下怎样一局大棋？

SiC产业链一览

SiC的产业链主要由单晶衬底、外延、器件、制造和封测等环节构成。

SiC衬底处于宽禁带半导体产业链的前端，是前沿、基础的核心关键材料。而SiC单晶在自然界极其稀有，几乎不存在。只能依靠人工合成制备。目前工业生产SiC衬底材料以物理气相升华法为主，这种方法需要在高温真空环境下将粉料升华，然后通过温场的控制让升华后的组分在籽晶表面生长从而获得SiC晶体。整个过程在密闭空间内完成，有效的监控手段少，且变量多，对于工艺控制精度要求极高。

图源：天科合达招股书

衬底电学性能决定了下游芯片功能与性能的优劣，为使材料能满足不同芯片的功能要求，需要制备电学性能不同的SiC衬底。按照电学性能的不同，SiC衬底可分为低电阻率的导电型SiC衬底，和高电阻率的半绝缘型SiC衬底。

与传统的硅基器件不同，碳化硅衬底的质量和表面特性不能满足直接制造器件的要求，因此在制造大功率和高压高频器件时，不能直接在碳化硅衬底上制作器件，而必须在单晶衬底上额外沉积一层高质量的外延材料，并在外延层上制造各类器件。这就形成了SiC外延产业。

在导电型SiC衬底上生长SiC外延层制得SiC外延片，可进一步制成功率器件，功率器件是电力电子行业的重要基础元器件之一，广泛应用于电力设备的电能转化和电路控制等领域。应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域；在半绝缘型SiC衬底上生长氮化镓外延层制得SiC基氮化镓（GaN-on-SiC）外延片，可进一步制成微波射频器件，微波射频器件是实现信号发送和接收的基础部件，是无线通讯的核心，主要包括射频开关、LNA、功率放大器、滤波器等器件，应用于5G通讯、雷达等领域。随着全球 5G 通讯技术的发展和推广，5G 基站建设将为射频器件带来新的增长动力。

华为：SiC产业链爆发的拐点将至

去年9月底，华为发布了《数字能源2030》白皮书，白皮书中指出，“电力电子技术和数字技术成为驱动能源产业变革的核心技术”。未来的能源系统以可再生能源最大限度地开发利用、能源效率最高为目标，对能源输送和控制的安全、高效、智能等方面提出更高的要求，具体包括适应新能源电力的输送和分配的网络，与分布式电源、储能等融合互动的高效终端系统，与信息系统结合的综合服务体系等。这些都需要通过电力电子化设备进行运行、补偿、控制。

而目前这些设备中所使用的基本都还是硅基器件，硅基器件的参数性能已接近其材料的物理极限，无法担负起未来大规模清洁能源生产传输和消纳吸收的重任，节能效果也接近极限。在这样的背景下，将带来新型功率半导体应用需求大幅提升，以碳化硅为代表的第三代半导体功率芯片和器件，以其高压、高频、高温、高速的优良特性，能够大幅提升各类电力电子设备的能量密度，降低成本造价，增强可靠性和适用性，提高电能转换效率，降低损耗。

华为强调，未来十年是第三代功率半导体的创新加速期，渗透率将全面提升。而碳化硅产业链爆发的拐点临近，市场潜力将被充分挖掘。据Yole预计，碳化硅器件应用空间将从2020年的6亿美金快速增长到2030年的100亿美金，呈现高速增长之势。华为预计在2030年光伏逆变器的碳化硅渗透率将从目前的2%增长到70%以上，在充电基础设施、电动汽车领域渗透率也超过的80%，通信电源、服务器电源将全面推广应用。

华为还指出，新材料和数字化重新定义电动汽车驾乘体验和安全。按照他们的说法，宽禁带半导体全面应用和数字化控制技术全面协同，推进电动汽车极致能效比。随着电力电子技术相关功率器件、拓扑及控制算法的升级，电源部件将达到新的极致高效。尤其是碳化硅等器件新技术、新材料的应用。

华为的SiC全产业链投资布局

SiC衬底：山东天岳和北京天科合达

我国的碳化硅衬底研究从 20 世纪 90 年代末才起步，并在发展初期受到技术瓶颈和产能规模限制而未能实现产业化，与国际先进水平相比存在较大差距。长期以来，碳化硅衬底的核心技术和市场基本被欧美发达国家垄断，主要有美国WolfSpeed公司、美国 II-VI公司和德国SiCrystal 公司等,并且产品尺寸越大、技术参数水平越高，其技术优势越明显。国际主要碳化硅晶片生产企业已实现 6 英寸晶片规模化供应，其中美国CREE、II-VI 公司在碳化硅晶片制造产业中拥有尺寸的代际优势，已成功研制并投资建设8英寸晶片产线。进入21世纪以来，在国家产业政策的支持和引导下，我国碳化硅衬底产业发展大幅提速。据不完全统计我国从事碳化硅衬底研制的企业已经有30多家，这个数量不算少。

华为在《数字能源2030》白皮书中指出，SiC的瓶颈当前主要在于衬底成本高，大约是硅的4-5倍，预计到2025年前，价格会逐渐降为与硅持平。在新能源汽车、工业电源等应用的推动下，SiC在价格、性能和可靠性将进一步得到改善。在SiC衬底领域，华为哈勃投资了山东天岳和北京天科合达。

山东天岳成立于2010年11月，主要产品包括半绝缘型和导电型SiC衬底。经过十余年发展，公司已掌握涵盖了设备设计、热场设计、粉料合成、晶体生长、衬底加工等环节的核心技术，自主研发了不同尺寸半绝缘型及导电型SiC衬底制备技术。据Yole的统计，2019年及2020年山东天岳已跻身半绝缘型SiC衬底市场的世界前三。

北京天科合达于2006年9月由新疆天富集团、中国科学院物理研究所共同设立，为全球SiC晶片的主要生产商之一，公司主要产品为4英寸和6英寸碳化硅晶片，并已启动8英寸晶片研发工作。而且还自主研发设计了SiC单晶生长设备，可用于4到6寸导电及半绝缘型SiC单晶的生长制备。依托于中国科学院物理所多年在SiC领域的研究成果，天科合达在国内较早建立了完整的SiC晶片生产线，突破了缺陷抑制、快速生长和籽晶处理等关键技术，形成了具有自主知识产权的完整技术路线。目前公司拥有一个研发中心和三家全资子公司，产业涵盖SiC单晶炉制造、SiC单晶生长原料制备和SiC单晶衬底制备。

SiC外延：瀚天天成和东莞天域

在SiC外延片领域，我国已经取得了可喜的成果。六英寸的碳化硅外延产品可以实现本土供应，建成或在建一批专用的碳化硅晶圆厂等。在这方面，华为哈勃投资了瀚天天成和东莞天域。

瀚天天成成立于2011年，目前可提供标准的3英寸、4英寸和6英寸碳化硅外延晶片，应用于600V～6500V碳化硅电力电子功率器件，包括用于肖特基二极管（SBD）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、结型场效应晶体管（JFET）和双极结型晶体管（BJT）的制作。2021年3月，瀚天天成联合电子科技大学、中国科学院相关院所、重庆伟特森电子科技有限公司，突破了碳化硅超结深槽外延关键制造工艺，助力国产高性能超结碳化硅器件研发。

据天域半导体官网信息，天域是中国第一家从事SiC (SiC) 外延晶片市场营销、研发和制造的民营企业。2010年，天域与中国科学院半导体研究所合作，共同创建了SiC研究所，天域半导体研发团队的基础是2011年引进的以王占国院士为首的7名中科院半导体所研究员所组成的广东省创新科研团队。天域是国内最早实现6英寸外延晶片量产的企业，与此同时，公司也已提前布局国内8英寸SiC外延晶片工艺线的建设，目前正积极突破研发8英寸SiC工艺关键技术。

SiC设备：特思迪

近日，华为哈勃投资的北京特思迪半导体设备有限公司，特思迪减薄、抛光、CMP的系统解决方案和工艺设备，具有多种丰富的化合物半导体工艺和设备制程技术，可以提供如SiC、GaN等半导体衬底材料的减薄、研磨、抛光、贴蜡、刷洗设备和工艺解决方案。研磨抛光是将衬底表面加工至原子级光滑平面，衬底的表面状态，例如表面粗糙度，厚度均匀性都会直接影响外延工艺的质量。

SiC器件：东微半导体

2020年7月，华为还投资了东微半导体，东微研发团队在宽禁带半导体研究上有丰富的经验，相继研发了并联SiC的IGBT及宽禁带场效应晶体管。目前量产的并联SiC二极管的新一代高速IGBT，大幅改善了Eon、trr、 Qrr和Qg等特性，适合在追求极限效率的系统中使用，支持80-100kHz的高速开关和图腾柱无桥PFC应用。

结语

得碳化硅者得天下，华为自是不会放过这么大一块肉。华为的光伏逆变器出货量在全球居首，如果把握了SiC的供应，则能很好的对新能源终端器件市场进行把控。再者，华为想进军汽车Tier1，SiC的作用自然不言而喻。业界猜测，华为做如此周密的全产业链战略投资布局，除了实现供应链闭环之外，或将是为了未来建厂。

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