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天岳先进董事长宗艳民做客《硬科硬客》系列报道三
行业将超预期高速发展,天岳先进已具备8英寸衬底量产先发优势
2024-01-10   阅读量:322

央广网北京消息

 “国内第三代半导体整个产业链都处在快速发展的进程中,天岳先进的衬底材料,不仅解决了国内的进口替代,而且还向国外输出,全球前十大功率半导体企业超过50%都是公司客户。”天岳先进董事长、总经理宗艳民日前做客《沪市汇·硬科硬客》时表示。
本期节目主题为“换道超车第三代半导体”,作为第三代半导体材料龙头,宗艳民表示,在碳化硅衬底材料方面,天岳先进为我国第三代半导体的发展奠定了基石。事实上,早在上世纪90年代,碳化硅单晶衬底卓越的半导体性能就被科学家发现,但碳化硅器件直到今天才走向大规模应用,宗艳民认为原因是“材料制备非常难,多缺陷”,而碳化硅器件应用进入规模化量产后,还面临着品质、供货能力、交付能力等方面的问题。
谈及碳化硅单器件的成本难题,宗艳民认为,在天岳先进的技术布局下,非常有信心降低成本,达到“硅基IGBT成本的2.5倍以下”。天岳先进已开启8英寸碳化硅衬底的产业化布局,具备量产的先发优势,并且能够达到6英寸的质量标准。“我们非常愿意和器件端、外延端一起努力,形成一支‘联合舰队’,一起去推动技术迭代,把碳化硅衬底做成最优,成本最低,这是我们的梦想。”宗艳民坦言。

本土供需缺口缩小并开始走出国门
第三代半导体行业发展潜力巨大,原因来自其高效而节能的特性。以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料是半导体产业的重要组成部分。
法国知名半导体咨询机构Yole数据显示,2022年碳化硅器件市场规模为17.94亿美元,氮化镓器件市场规模为14.8亿美元,其中射频器件13亿美元、功率器件1.8亿美元。“它在国际上,统称为宽禁带功率半导体,在我们国家,俗称第三代半导体。”据宗艳民介绍,与传统半导体材料相比,第三代半导体具有高宽禁带、高击穿电场、高导热率、高电子迁移率等特性,采用宽禁带半导体材料制备的半导体器件,不仅能在更高的温度下稳定运行,适用于高电压、高频率场景。“在有些应用场景,可以降低功耗超过50%。所以现在大家公认在应用端,碳化硅器件有明显节能效果,是绿色器件,对系统装置而言能降低体积,减少成本。”宗艳民表示。
“十四五”规划将“碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”明确列入科技前沿领域攻关项目。近年来,国内第三代半导体整个产业链都处在快速发展的进程中。一个表现是,以衬底和外延为主的材料端,不仅能够满足国内需求,完成了碳化硅衬底的全部进口替代,还实现了向海外的输出。“天岳先进的衬底材料,不仅解决了国内的进口替代,而且还向国外输出。”据宗艳民介绍,全球前十大功率半导体企业超过50%都是天岳先进的客户,并且签订了合作长单,同时也部分成为天岳先进的主供货商。“因此,在碳化硅衬底材料方面,天岳先进为我国第三代半导体的发展奠定了基石,开好了路,同国内产业同行一起走向全球的前列。”宗艳民表示。
碳化硅器件应用仍处起步验证阶段
事实上,早在上世纪90年代,碳化硅单晶衬底卓越的半导体性能就被科学家发现。为何直到今天,碳化硅器件才走向大规模应用?
天岳先进成立于2010年,是国内较早从事碳化硅半导体材料的公司。经历过行业的发展变迁,宗艳民认为,首先碳化硅面临着制作工艺方面的技术难题,“材料制备非常难,多缺陷”。一个难题是,碳化硅单晶生长工艺条件极度苛刻,生产工艺都采用PVT法(即气氛热化学蒸汽相沉积法),在高温下存在多因多果导致材料缺陷众多,实现规模化、低缺陷、高品质、低成本衬底供应成为制约碳化硅行业发展的瓶颈。“我们对缺陷的表征方法和控制手段进行一些技术研究,可以规模化提供低缺陷高品质衬底,大幅地提高了生长效率和良率,对下游品质的提升和成本控制都有很好的帮助。”宗艳民表示。
宗艳民进一步指出,近几年,包括天岳在内的碳化硅单晶衬底企业,攻克了一系列国际技术难题,全面掌握碳化硅单晶制备全流程关键技术,才实现了碳化硅衬底规模化生产的自主可控,部分技术甚至已经走在国际前列。宗艳民认为,整体来看,碳化硅器件应用仍处于起步阶段。“碳化硅器件必须得改变系统应用的装置才能发挥优势,并非简单的替代。它在终端的应用需要经过漫长验证,有些验证甚至长达两年才能开始大幅推广。”宗艳民指出,碳化硅器件应用目前还处于一个起步验证的阶段,下游器件端的量还都没那么大,在电动汽车,光伏、储能、白色家电等领域都在加快应用。
而由于起步阶段还未开始放量,碳化硅器件应用一旦进入规模化量产,就会暴露出一系列关于品质、供货能力、交付能力的问题。“第三代半导体要求的可靠性非常高,天岳先进近年来服务的国际大厂也对品质极其看重,一旦规模化放量,他们就会特别关注品质的稳定持续和按期交付的能力。”宗艳民提及。而成本控制也成为行业快速发展中绕不开的一个话题。
现场有嘉宾提及,碳化硅真正的竞争对手是性价比非常优秀的硅基IGBT产业。IGBT已经从8英寸的主流开始向12英寸切换,而现在6英寸的碳化硅单器件成本大约是IGBT的5~6倍。碳化硅的单器件成本需做到IGBT的2.5倍以下,才有可能进入大规模商业化应用时代。对此宗艳民持乐观态度,认为在天岳先进的技术布局下,非常有信心降低成本,达到“2.5倍”的标准。
“天岳先进在半绝缘衬底、车规级衬底应用已经走在国际前列,并且在下一代8英寸产品的产业化布局上获得国际大厂的广泛认证,具备8英寸产品量产的先发优势,也完全可以达到6英寸的质量标准。”宗艳民表示。
行业高速成长或将实现超预期发展
业界普遍认为,第三代半导体未来还有很大的成长空间。Yole数据预测,2028年碳化硅市场规模将达89.06亿美元,氮化镓市场规模将达47亿美元。
宗艳民认为,到2028年,实际数据可能不会止步于此。“从我们材料端掌握的信息来看,实际数据表现很可能会超过Yole的预期。国内外包括博世、英飞凌等大厂的扩产速度和布局力度都非常大,整个产业都将进入高速成长期,未来碳化硅应用是一个巨大的蓝海市场,这个没什么争议,只是看在会2024年还是2025年到来。我们还是要加大技术研发,迎接蓝海市场到来。”宗艳民表示。
天岳先进更长远的一步,也将会继续深耕材料端,致力于服务和支持下游产业的发展。使用碳化硅技术的新能源车型已经受到市场的高度关注。此外,第三代半导体在5G通信、光伏新能源发电、储能、新能源汽车充电桩、城际高速铁路和城市轨道交通、大数据中心的绿色电源等领域都能发挥重要作用,在电网及特高压领域也有广泛的应用前景。
宗艳民坦言:“天岳先进能够与华润微、芯联集成等龙头芯片制造商一起,上下游加强协作,加快技术迭代,共同推动和发展我国第三代半导体产业,一起去推动技术迭代。天岳先进期望成为碳化硅衬底领域的‘台积电’,把碳化硅衬底做成最优,成本最低,这是我们的梦想。”(央广资本眼)



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