二、碳化硅（SiC）行业的最核心环节在哪？

从产业链角度看，碳化硅（SiC）类器件的制造，主要包含“衬底－外延－器件制造”三个步骤。

而在各环节的价值量比较中，SiC产业呈现明显 “头重脚轻”的特征，其中衬底和外延有将近70％的价值量占比。与硅基器件相比，SiC类器件的上游材料制造环节具有较高的技术壁垒，这也使得上游材料更大的影响了最终产品的成本项。由此可以看出，衬底及外延环节的降本将是SiC产业的主要发展方向。

资料来源：长桥海豚投研整理

1）SiC衬底：衬底是碳化硅产业中最重要的环节，价值量占比接近50％。没有SiC衬底，就造不出SiC器件，所以衬底是最基本的材料基础。

SiC衬底是将原材料高纯硅粉／碳粉，通过原料合成、晶体生长、晶锭切割、晶圆切割、研磨抛光等环节进行制备。在衬底生产中，最主要的难点在于超高温环境、长晶时间久、加工工艺高。

资料来源：天岳先进、长桥海豚投研

由于衬底是SiC器件最大的成本项来源，衬底端价格的下降也是整个行业最主要的关注点。参考产业链信息，目前国内SiC衬底主流规格分别为4英寸和6英寸，衬底价格呈现每年下降10％左右的幅度。相对来看，4英寸衬底的良率达到70％以上，而6英寸衬底良率还不到50％。随着产品良率的逐年提升，SiC衬底的价格有望进一步下探。

而对于未来SiC衬底价格能否下降的主要因素在于：

1工艺和设备的改进，提升长晶效率；

2减少损耗，提升产品良率；

3从衬底到最终产品的转换率提升；

4增加尺寸提升晶圆利用率。

2）SiC外延：外延环节，在SiC制备过程中的价值量占比接近1／4，是从材料到SiC器件制备过程中不可缺少的环节。

外延层的制备，主要是在SiC衬底基础上生长出一层单晶薄膜，再用以制造出所需的电力电子器件。目前外延层的制造，最主流方法是化学气相沉积法（CVD法），利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径生成固态薄膜的技术。

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那为什么器件不直接在SiC衬底上做，而要在外延层上做呢？

因为晶体在生长过程中，衬底表面不可避免会有缺陷。如果直接在衬底上做器件，会影响整个衬底的质量，从而对器件的性能有影响。而外延层的设计，使得整个表面更加平整，减少了缺陷，更保障器件的性能。

在碳化硅衬底基础上，对于外延层的选择上，有氮化镓外延也有碳化硅外延，主要取决于最终器件的应用领域。①碳化硅外延，主要用于生产SBD、IGBT、MOSFET等高压功率半导体领域；②氮化镓外延，主要用于微波射频领域、光电领域，也有一部分用于中低压功率半导体。

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外延层制备，能有效提升器件的性能，需要较厚的外延层、整齐的表面和较低的杂质度。而能否做出较好品质的外延层，需要成熟的设备和优质的衬底。这是由于在外延层制备中，衬底的缺陷有可能被复制在表面沉积的外延层，所以衬底的好坏直接也影响外延层的质量。

综合整个SiC产业链看，衬底将是碳化硅的最核心环节。衬底本身就占到整体产业价值链的1／2，它还直接影响外延层的质量，实际影响程度将达到70％以上。因此海豚君认为，对SiC的研究最主要的是围绕衬底环节的研究。