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SiC Signal Crystal Report


SiC Signal Crystal Report 碳化硅单晶研究报告

工艺方法: Technology Process Acheson法:在两碳电极间放入石英砂和木屑、锯末等, 通气、通电后, 这些物质间反应生成SiC单晶。 Acheson method: Lely法:通过加热装满SiC 颗粒的反应器至2550摄氏度 , 并在反应器中不断通入Ar气, 发现

SiC 在气相 中成核, 并生长成晶体1 这种生长SiC 单晶的方法 Lely method: 物理气相传输法( Physical Vapour Transition 简称PVT法) 该方法是将SiC 晶种放在一个含SiC 粉源的坩埚里, 坩埚通过中频感应或电阻炉加热, 使温度达到2000 摄氏度以上, 在源或晶种之间通过温度梯度引起Si 或C 样本传输到晶种的表面。 PVT 法和Lely 的显著不 同之处在于PVT法使用了晶种, 晶体生长过程中可控制因素较多, 适用于生长大尺寸SiC 单晶。 PVT method:

碳化硅(SiC)是继第一代半导体材料和第二代半导体材料砷化镓(GaAs)后发展起来的第三代半导体材 料。由于 SiC 具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和浓度等特点,使得它军用和航天领 域的高温、高频、大功率光电器件方面具有优越的应用价值,并逐步取代现有的硅和砷化镓基光电器件。

SiC is the third generation of semiconductor materials after the development of its first and second generations of semiconductor materials, GaAs. . Because SIC has such features as wide band gap, high critical breakdown electric field, high load saturated density of particle flow, it has a predominant applicable value in military and astronautical field, especially in the photoelectric components with the properties of high temperature, high frequency and high power, and gradually replaces the components made from modern silicon and GaAs.

市场分析:由于 SiC 晶体生长难度大,造成 SiC 晶体生长产业化进展缓慢。经过数十年的研究和发展,在 全球范围至今只少数的研究机构和几个半导体公司掌握这项技术。 整个碳化硅市场应用前景主要集中在 5 大领域:航天军工、新能源汽车、智能电网、LED、节能电器等。 近年复合增速有 30-50%的增长率,基于碳化硅(SiC)高功率收/发模块,由于其耐热性提高,SiC 能提供比 通常采用的材料更高的功率,因此雷达探测距离更远,目标分辨率更高,目标识别更精确。 家用电器方面,我们看到项目上的最快的是三菱,其他的包括松下、东芝等也都大规模扩大生产线,生产节能 型微波炉、冰箱、空调等能所用芯片,能够大幅度提高节能效率达 20-30%; 而混合动力汽车市场方面预计 3-5 年之后增长率也会有大幅提高 ,我们预计 2019 年会比现在需求量要翻 十倍以上。 目前,全球碳化硅晶片生产技术主要掌握在以 CREE、II-VI、Dow Corning 为代表的少数几家美国企业 手中,上述三家美国企业合计占据了全球 90%以上的碳化硅晶片市场份额。其中,仅 CREE 公司就占据 了全球碳化硅产量的 85%。据悉,CREE 公司碳化硅产品的毛利率一直维持在 50%左右,最高时达到 52%,但目前有所下降。

Market Analysis: the growing difficulty of SIC crystal leads to slow developments in the SIC crystal industrialization. Through more than 10-year researches and developments, there are few research institutes and Semiconductor companies obtaining the technologies worldwide. The whole applicable market prospects of SIC focus on 5 fields: astronautical war industry, auto with new energies, intelligent power grid, LED and power saving components. These years it has a multiple increase at an increasing rate of 30%-50% based on SIC high power transmitter/receiver modules. With the improvements of its heat resistance, SIC materials provide more power than other normal materials do. Thus, it enhances the distance a radar can detect, provides higher and precise resolving power to targets’ identification. In the area of household appliances, We will find Mitsubishi, the fastest uses this technology into projects, including HITACHI, Toshiba, expanded their production in great scale manufacturing chips for power saving Micro ovens, refigeratories and air conditions. This greatly enhances the efficiency of power saving by 20%-30% As for autos using synergic power, it can be foreseen that there will be a great increase at the increasing rate in the next 3-5 years. We can foresee the requirement in 2019 will be 10 times higher than what we have right now. Right now, the main technologies of SIC producing in the world are acquired by the seldom American Companies such as CREE、II-VI、Dow Corning. The 3 companies mentioned above occupy more than 90%. Of the whole SIC market. While CREE, merely one company, holds over 85% productions of SIC worldwide. It is known that the pure profits, CREE has, keeps at 50% ,and the maximum reached to 52%, though going down a little right now.
价格分析:天科合达为了满足相关研究机构及工业用户对于 SiC 晶圆日益增加的需求,大幅调整了两种系 列高质量产品的销售价格:导电型 6H-SiC 每片 150 美元,导电型 4H-SiC 每片 250 美元,这个价格较 国际同类产品价格低 60%左右。此产品质量居国内领先、国际先进水平,即两种产品的微管密度均低于 30 个/cm2,X-射线衍射摇摆曲线半高宽小于 50 弧秒。

The wafer price is still a barrier to users for their extensive applications of the SiC wafers. Based

on this, tankblue will offer two kinds of conductive SiC wafers at special prices to meet the increasing demand by the relating researchers and industrial customers as well. 2″high-quality SiC wafers will be provided in global market with very competitive prices: 150 $/piece for n-type 6H and 250 $/piece for n-type 4H, lowed by 60% over the previous market ones.
分析

Analysis
优势

Advantage
国内拥有相对廉价的劳动力资源;

Poor labor resources;
当前碳化硅晶体技术较为成熟,资源丰富;

Rich resources and Advanced Technology;
碳化硅行业已出具集群化发展趋势。

This filed is developing to grangerization.
劣势

Disadvantage
行业规模还太小,政策,资金方面的抗风险性能力差;

Industry scale is too small, its policies and capital have a poor risk resistance;
行业秩序有待进一步规范,制约整个行业健康发展;

Industry standard order to be affecting the whole industry development;
行业交流就关键技术、长远发展等交流明显不足。

It is short of exchange ideas about the share of key technologies and long-term development.
不确定性

Uncertainty
低碳经济 主导绿色 GDP 在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段发展低碳经 济,追求绿色 GDP,成为中国政府对全社会的承诺。为确保实现“十二五”节能减排目标,近期国务院要求 各地区进一步加大工作力度,主要是要求各地对落后产能坚决依法关停淘汰,严格限制高耗能、高排放行 业过快增长,目的是提高经济发展的质量和效益,国家对环境的监管更加严厉。

In the guidance of the concept of sustainable development, through the technological innovation, system innovation, the industrial transformation, new energy development and so on many kinds of means to a low carbon economy development, pursue the green GDP. Become the Chinese government to all social commitment. In order to ensure the realization of “eleventh five-year plan” energy and emission reduction goals, the state council in recent request every further intensify efforts to work, is mainly a demand for capacity firmly behind all shut out according to law, strictly limited production and high emissions industry too rapidly, the purpose is to improve the quality and efficiency of economic development. Along with international and Chinese economic situation improving, SiC industry also will usher in a certain development opportunities, need to pay attention to the environment of the state control will be more severe.

机会 Opputunity 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中的(32)新一代信息功能材料及器件 (33)军工配套关键材 料及工程化 都与碳化硅有关。

Which companies do it?

新疆天富热电股份有限公司—依附中国科学院物理研究所 Xinjiang Tianfu Thermoelectric Co.,Ltd 山东山大华华特科技股份有限公司---依托山东大学晶体材料国家重点实验室 Shandong Shanda Wit Science and Technology Co.,Ltd 天科合达蓝光半导体有限公司—SiC 晶体生产厂商(tankeblue) Webpage: http://www.tankeblue.com/index_en.html

Who makes the crystal growing furnaces in China?

中国科学院物理研究所 Institute of Physics Chinese Academy of Sciences 上海硅酸盐研究所 Shanghai Institute of Ceramics 山东大学晶体材料国家重点实验室 Shandong University Key Laboratory of Crystal

----------(实现了从单晶生长炉制造、单晶生长、衬底加工和应用的全部国产化)

How much the crystal growing furnaces? 60-80 万欧/德国 40-60 万欧/中国

Should we continue watching it? What is your suggestion? 从现在市场分析,碳化硅单晶炉有 2’, 3’ 4’ 6’尺寸区分。其中 2’单晶炉基本上已经被国际市场淘汰; 3’和 4’单晶炉为国际主打产品;

6’单晶炉仍旧在研制中,还没有工业化生产。 碳化硅单晶炉的领头企业为美国 CREE 公司,市场占有率 80%左右。由于技术保护,国际市场对中国的 碳化硅单晶产业的技术进行封锁和控制,导致中国碳化硅单晶基本依靠进口来满足国内需求。暂且得知在 华出售德国利恒热工有限公司的产品,采用 PVT 工艺,加热方式为中频感应加热方式。其中,山东大学晶 体材料国家重点实验室就是购买了 2 台德国利恒热工有限公司的碳化硅单晶炉作为国产化技术依据。因此 同样采用中频感应加热方式。然而,6’大尺寸单晶炉加热采用用中频感应方式已经出现强烈电磁干扰的弊 端,我们得到一个信号为:大尺寸碳化硅单晶炉有可能会研究出新工艺以应对电磁干扰带来的不稳定性。 从而翻新大尺寸碳化硅单晶炉的技术革新。那个时候,是否我们可以打入这个全新的市场,的确有可以继 续观察必要。 中国政府已经正式通告:原本对碳化硅出口的 30%返税政策取消。由此证明,中国政府已经对碳化硅单晶 的生产企业不再有特殊项目扶持。而是以一种产品竞争的体制推向市场;此外,美国已经开始对中国的相 关产业在美进行申述,要求停止与华企的合作。可以得知,中国碳化硅单晶的国际市场占有率有待商榷。 Chinese government will not offer any other support to the companies of SiC mono-crystal to encourage competition. In addition, xxxxx. It forces us to focus on this industry. It is ignored in the official paper 市场规模:以中国最大的碳化硅单晶生产企业天科合达蓝光半导体有限公司来做案例。天科合达蓝光半导 体有限公司分别在新疆和苏州建有工厂。从英特网数据可知其规模分别为 69 台和 42 台碳化硅单晶炉。实 际生产规模还需要亲自去实地参看才可以再下结论。 个人意见:如今碳化硅单晶生产规模还没集成化,碳化硅单晶炉工艺为 PVT 中频感应加热方式;长远角度 来看,实时关注新工艺的发展,配合新工艺技术要求,改进产品性能,符合市场需求,仍旧会有机会尝试 此领域的拓展。


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