第三代半导体市场小？只是现在产量小而已，而且是有原因的
发布日期：2022-01-06 15:05浏览次数：19257
图：泰科天润半导体科技（北京）有限公司董事长&总经理陈彤对于目前第三代半导体产量偏低，其实是有原因的。在不久前的“中国芯”-宽禁带半导体助力碳中和发展峰会上，泰科天润半导体科技（北京）有限公司董事长&总经理陈彤给大家带来了《SiC器件的国产化形势与阶段性目标》分享报告。从他的分享中，我们可以窥见一二。
做SiC功率半导体，其实跟做硅基半导体一样，都需要从最底层的衬底材料到外延、器件、封装、再到应用一整条产业链去做。目前SiC的制造平台主要以6英寸为主，线宽在0.35~5微米。当然，现在也有厂商开始往8英寸平台发展，但陈彤认为，未来10年，SiC的6英寸制造平台都将会很强的生命力。从晶圆制造方面来说，晶圆制造的门槛很高，首先是工序特别多，做一片芯片，需要上百道工序，而且每一道工序的精密度都要求很高，也就是说要求非常高的协同度，因为这么多道工序，随便哪一道工序出现问题，出来的产品就报废了。再加上SiC是一个全新的材料，从材料端、器件端，到应用端，都需要有创新，随便哪个环节的问题没解决好，其他的环节就都得等着，或者去帮助他们一起解决。陈彤总结说，SiC行业就是一个材料不好长、晶圆不好做、器件不好做、高频也不好做、器件还不好用的行业。传递到应用端就是SiC器件太贵了，用不起。他认为SiC二极管的价格是硅基二极管器件的2倍左右是比较合理的，但现在还在3到4倍之间。不过这个情况在好转，他预计未来一到两年会达到一个合理的水平。晶圆制造一般都是超大规模制造，需要大规模的投入，比如一个SiC制造厂，可能需要投入10亿，20亿，甚至上百亿的资金，但生产出来的产品可能一颗料才两三块钱。也就是说它是一个重投资，周期长的行业。另外，晶圆制造厂的运营成本高、风险大、协同要求极强；同时要求专业性强、集中度高，企业资产残值低。为何这么说呢，因为几乎每一家晶圆制造厂都是用设备堆起来的，“半导体生产需要积累，所以建厂、买设备、导入设备，再到投产，再到打磨产品，再到客户认可你的产品，再到起量，每个阶段按2年算的话，起码也需要10年的时间才能回本，等得起吗？这是重投入，投10亿要等10年，半导体任何一个企业，包括国外，把历史翻开来看，它把前期投的钱赚回来的时间，基本上10-15年，包括台积电也一样，八九十年代一样很痛苦在砸钱。”至于运营成本，晶圆制造厂基本都需要保障恒温恒湿，不管多大的体量，工作人员也需要到位，人员和恒温恒湿都需要很高的运营成本。另外，晶圆制造厂其实是需要用到很多化学品的，炉子也多，其实这些化学品和高炉都是很易燃易爆的，运营的风险也很高，“我们易燃易爆的化学品将近10种，用的高温炉听起来很炫，1800摄氏度、600摄氏度的高温炉，稍微失控，烧起来了怎么办？”陈彤在分享中表示。至于协同性，虽然一颗芯片才卖两三块钱，但同样需要上百道工序，这些工序都需要协同，只要有一道工序没做好，其他人就白做了。“一个晶圆制造厂如果赚钱了还好，大家能够一起继续往前冲，但要是不赚钱呢？如何评估这个团队，大家还能团结一致吗？”陈彤觉得其实是很难的，“如果出来的都是问题，很难团结一致，而是不停地斗争和骂人，就是股东和团队不合，团队和团队不和，就是吵架，最终就会是政治斗争。也就是说，晶圆制造厂是很难做的，做一两年就是在打仗，企业要是起不来，剩下的货就是大家内斗。”说到专业性，陈彤认为，正是由于晶圆制造厂的专业性特别强，集中度很高，因此企业资产的残值很低。比如晶圆厂用的光刻机、刻蚀机，很多设备在国内能找到维护这个设备的人不会超过50人。一些高端的设备，在国内可以找到的维护团队可能就3到5个人。“你买了一台涂胶显影的设备，发现国内能安装维护这个设备的人不超过5人，你怎么办？”买还是不买？买回来可能找不到人帮你维护，不买没办法生产更先进的产品。“最后要是花了几千万买回来，没用上，可能送给别人，别人都不要。”陈彤表示。
根据Yole的报告，SiC市场规模从2010年的5000万美元，成长到了今年的5亿美元。其最新的报告显示，2020年SiC功率半导体的应用规模大概是17万片6英寸加13万片4英寸晶圆片的样子。预计到2025年，SiC功率半导体的市场规模可达80万片6英寸晶圆，5年左右能到100万片。在陈彤看来，SiC的现在市场有多大，未来市场有多大，市场增长速度有多快？这些问题都不是问题，也并不重要。“因为不管是多，还是少，其实对于产业界来说，SiC的大方向已经出来，市场一定是足够大的。”他认为，现在最大的问题是生产工艺能力不足。“是我们不够成熟，对接不上需求，市场的需求在那里，很大很急迫，但我们对接不上。”陈彤无奈地表示。半导体产业追求的是低成本、高质量和大批量。任何一点做不到，在半导体市场就会被淘汰。“半导体市场是全球市场，没有这个行业那个行业之分；没有这个企业那个企业之分；没有南边企业和北边企业之分；也没有深圳企业和北京企业之分。”陈彤说。在他看来，现在对于国内SiC企业与对标的国外企业相比，还不成熟。国内SiC企业现阶段的任务就是要打造能够持续提高生产工艺能力的平台。陈彤认为，要实现这个目标可以从三个方面入手：一是成体系，生产工艺能力的提升一定是成体系，对半导体来说，因为从设计、工艺、整合、生产、设备、动力、检测、品控、应用，缺的哪一个环节成了一个劣势，其他做得再好都没有用，成体系评估，一定要找到最弱点，那个弱点决定整个企业的标高。二是求协同，SiC是全产业链创新，必须协同上下游，必须协同好设备、原辅材料、下游封装、应用，这是一整个产业协同，这个圈子里一定要上下协同。“各个企业里面，如果你有行业地位、人脉，会解决很多问题，如果没有，怎么跟一个衬底厂互动，如果这个衬底厂大家都是这么多年的难兄难弟，一两个电话大家都可以协同。我们这个圈子里面，确实有很深的在纸面上看不到的互动，这个互动就是最早做碳化硅几家企业，我们早年真的是难兄难弟过来的，大家都在生死存活，资金破裂，没有人关注我们，大家携手一起熬过来了，这种协同关系，有时候圈外人很难理解、很难体会、也很难感受我们。”陈彤举例说。三是苦练功。大家可能有一点不理解，一是使劲砸钱流片，因为要练功，碳化硅晶圆片太贵。陈彤分享说，他们当年最早开始流片，1片4寸2万块，流一批产品10片，20万没有了，作为批量化能力，一批扔下去20-30万，大部分就是废掉，即便不废掉，出来好结果，产品也不能卖。成批流片，花钱如流水，看着一堆钱往水里面扔，企业要顶得住这种压力。还有就是设备，没有好的设备，制造工艺就上不去。因此，企业要闭眼买设备，“大部分半导体的人有一个感受，基本上买的任何一台设备，买回来后，都感觉自己被骗了，那台设备达不到你的要求，或者说厂家在推荐的时候，就是避重就轻，就是忽悠你，或者说他也没有忽悠你，他自己也不了解，这个设备在碳化硅上就不行，他也没有经验。”陈彤分享他的经历。设备买回来后，还需要跟设备厂商一起解决各种各样的难题，或者看起来微不足道的问题，可能就是它的电源不适应中国的电网。还有就是要大量培养专科生，或者是大量培养本科生，“但千万不要指望大量培养研究生，大量培养专科生、本科生，因为这是解决批量长期稳定的人才，我们需要稳定的人才，人才再好，不稳定没有用，一条线上必须待五年八年，哪一个博士生，可以待五年八年，博士生再优秀，不能在线上沉五年八年的一定是废的，专科生更容易沉淀，可以在线上沉八年的人，才是优先要大量培养的人。”陈彤对SiC企业需要的人才如是看待。
总的来说，SiC行业是一个慢的行业，正是因为慢，才有中国企业的机会。希望国内企业，能够尽快把不成熟做成成熟，跟上国外的发展步伐，只要跟上就是胜利。
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