南砂晶圓：補齊廣東碳化硅晶片產(chǎn)業(yè)鏈襯底關(guān)鍵一環(huán)

在廣州南沙南端的萬(wàn)頃沙，一條不到1公里長(cháng)的萬(wàn)泰路上，密集排布著(zhù)南砂晶圓、聯(lián)晶智能、芯粵能、芯聚能等一批半導體和集成電路企業(yè)。在全球第三代半導體碳化硅材料迎來(lái)商用加速期的當下，這里就覆蓋了上游的碳化硅單晶及襯底加工，中游的芯片設計、制造、封測，下游的應用等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節。

作為上游企業(yè)，廣州南砂晶圓半導體技術(shù)有限公司（下稱(chēng)“南砂晶圓”）是目前廣東省唯一一家可以規?；a(chǎn)碳化硅襯底晶片的企業(yè)。2021年，南沙晶圓認定為廣州市級“專(zhuān)精特新”企業(yè)。

“聚沙成晶、科技報國、全球馳名”，是南砂晶圓的愿景?！熬凵吵删У牡谝粚右馑际悄仙熬A把多晶碳化硅粉長(cháng)成高品質(zhì)碳化硅單晶，第二層意思是我們來(lái)自全國五湖四海，大概是從十幾個(gè)省，組成團隊聚集南沙?！?000年，王垚浩到佛山市國星光電科技有限公司擔任董事長(cháng)、總經(jīng)理，帶領(lǐng)企業(yè)成長(cháng)為國內半導體照明行業(yè)龍頭。

2018年，依托山東大學(xué)晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室徐現剛教授團隊的技術(shù)，王垚浩參與成立南砂晶圓并擔任董事長(cháng)。近日，在接受南方財經(jīng)全媒體記者采訪(fǎng)時(shí)，王垚浩堅定地認為，“就像當年看到LED的市場(chǎng)前景一樣，我相信這一次也抓住了碳化硅材料的發(fā)展機會(huì )?！?/span>

抓住碳化硅晶片商用加速機遇期

新一代的材料出現能帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的迅速發(fā)展。

碳化硅材料目前是第三代半導體中技術(shù)應用最成熟的襯底材料，因為國內外新能源汽車(chē)爭先將碳化硅器件應用于逆變器、充電器、電驅系統，碳化硅晶片市場(chǎng)被一夜之間引爆。

汽車(chē)數據平臺佐思汽研報告顯示，碳化硅器件具備耐高壓、耐高頻等特性，在新能源汽車(chē)上的使用正在擴大，據測算，2022年中國車(chē)用碳化硅襯底市場(chǎng)需求在16.9億元左右，2025年預計將達129.9億元，年均增長(cháng)率達97.2%。

百億級市場(chǎng)前景的熱鬧背后，鮮為人知的是，我國碳化硅襯底從技術(shù)研發(fā)走向產(chǎn)業(yè)化，是一場(chǎng)長(cháng)達20年的積累與等待。

據王垚浩介紹，大概在2000年，我國正式將碳化硅材料列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域項目，由中科院兩家分所主攻導電型碳化硅晶體，山東大學(xué)晶體材料研究所主攻半絕緣型碳化硅晶體。

“相較于硅基，碳化硅器件具有功率大、體量小、節能高效、耐用等多方面優(yōu)勢，除了新能源汽車(chē)，碳化硅器件如今在5G通信、軌道交通、電力系統、光伏儲能、大數據、雷達、航母等更廣泛的領(lǐng)域都可以替代硅基器件?！蓖鯃惡普f(shuō)。

2018年，我國提出“新基建”發(fā)展目標，5G基站的興建，率先讓山東大學(xué)的4寸半絕緣型碳化硅晶體技術(shù)走向市場(chǎng)，依托其技術(shù)成立的山東天岳先進(jìn)科技股份有限公司，于今年1月登陸科創(chuàng )板。

2021年，導電型碳化硅晶體因新能源汽車(chē)應用而興起，作為中科院物理所技術(shù)轉化企業(yè)，北京天科合達半導體股份有限公司2021年估值達54億元，是2016年1.17億元的53倍。

2020年，王垚浩與徐現剛嗅到了市場(chǎng)風(fēng)向變化，迅速決定調整南砂晶圓的產(chǎn)品方向，由2018年初制定的兼顧半絕緣型和導電型、晶體生長(cháng)和襯底加工，轉為聚焦導電型晶體襯底。

“在十多年積累的基礎上，我們集中精力用一年多時(shí)間，就實(shí)現了6英寸導電型晶體襯底的技術(shù)突破。從今年第四季度起，公司已經(jīng)達到了每月數百片的發(fā)貨量。南砂晶圓也是全國唯一一家一次性建成8萬(wàn)平方米生產(chǎn)規模的襯底加工企業(yè)。我們就是要在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，跟上6英寸導電型碳化硅晶片市場(chǎng)的需求?！蓖鯃惡普f(shuō)。

襯底年產(chǎn)量預計達50萬(wàn)片

由于技術(shù)門(mén)檻高、國內產(chǎn)能增長(cháng)較慢，王垚浩認為，在2023年2026年之間，國內碳化硅晶片市場(chǎng)將是供不應求狀態(tài)，特別是襯底晶片一環(huán)，除了幾家科研機構的產(chǎn)業(yè)化項目，國內車(chē)企、芯片廠(chǎng)也正在通過(guò)境內外收購、持股等方式布局該領(lǐng)域。

在碳化硅器件的成本中，襯底、外延、模塊分別占比46%、23%、20%，晶體生長(cháng)及襯底加工環(huán)節占據了接近一半。王垚浩介紹，目前產(chǎn)品成本控制和產(chǎn)能擴大的制約主要在于人才短缺。碳化硅晶片雖然在襯底、外延片、封測等階段的工藝都已實(shí)現機械化，但是在晶體生長(cháng)階段目前仍依賴(lài)手工作業(yè)。

“晶體生長(cháng)的過(guò)程中需要憑借專(zhuān)業(yè)和經(jīng)驗，對工藝參數靈活調整。一名合格的工藝工程師，首先要具有本科以上的專(zhuān)業(yè)基礎，然后進(jìn)入公司從設備調試開(kāi)始學(xué)起，至少經(jīng)過(guò)3至5年的鍛煉培養?！蓖鯃惡平榻B，南砂晶圓目前核心骨干團隊約20人，全面覆蓋了晶體生長(cháng)、襯底加工的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。

“人才緊缺仍是制約這個(gè)行業(yè)的最大難題，我們的員工就來(lái)自全國十多個(gè)省份?！蓖鯃惡票硎?，一句“聚沙成晶”，體現的正是南砂晶圓聚焦碳化硅晶片產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節，以及克服困難全國招攬人才的決心。

然而，技術(shù)門(mén)檻不會(huì )是一道永遠堅固的護城河，南砂晶圓踩中了應用市場(chǎng)機遇，就必須加快擴大產(chǎn)能，搶占市場(chǎng)份額。今年底至明年，正是南砂晶圓產(chǎn)能爬坡的關(guān)鍵時(shí)期。

目前南砂晶圓的單晶廠(chǎng)位于中山，月產(chǎn)800塊6英寸單晶。一期計劃投資9億元的南沙工廠(chǎng)經(jīng)過(guò)經(jīng)營(yíng)戰略調整之后，將聚焦襯底加工環(huán)節，今年下半年可實(shí)現每月3000片襯底晶片的產(chǎn)能，預計在明年年中一期生產(chǎn)線(xiàn)全面投產(chǎn)后，下半年月產(chǎn)能達1萬(wàn)片，全年生產(chǎn)接近10萬(wàn)片。

今年下半年，國內晶片廠(chǎng)商加快推進(jìn)8英寸碳化硅單晶和襯底生產(chǎn)試驗，南砂晶圓憑借山東大學(xué)的科研成果，和公司每年營(yíng)收占比10%以上的研發(fā)投入力度，成為最早宣布試產(chǎn)成功的企業(yè)之一。

王垚浩表示，未來(lái)3至5年內，隨著(zhù)國內晶體良率提升、切割工藝迭代、單晶尺寸擴大等各方面技術(shù)提升，碳化硅襯底晶片成本預計可以下降50%，以滿(mǎn)足工業(yè)、民用市場(chǎng)端的大量需求。目前，南砂晶圓二期正規劃8英寸襯底晶片生產(chǎn)線(xiàn)，建成后園區年產(chǎn)量將達到50萬(wàn)片。

“6英寸時(shí)代，我們跟上了市場(chǎng)，8英寸時(shí)代，我們希望領(lǐng)先全國?！蓖鯃惡普f(shuō)。

投資人眼中的南砂晶圓

廣州南沙區南金基金管理有限公司董事長(cháng)李雨桐：團隊亮眼、技術(shù)領(lǐng)先

“十四五”是中國集成電路產(chǎn)業(yè)夯實(shí)基礎、謀取更大進(jìn)步的關(guān)鍵五年， 而在廣州南沙區，“芯片一條街”已雛形初具。

南金基金作為南沙科金控股集團旗下的國有股權投資機構，除了謹守國資投資的保值增值要求，同時(shí)也要兼顧將有限資源配置到科技創(chuàng )新最需要的地方，對關(guān)鍵領(lǐng)域、重要區域和薄弱環(huán)節的給予更大支持力度，助力企業(yè)安心在南沙本地成長(cháng)壯大，打好關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰。

“支持南砂晶圓的發(fā)展也是落實(shí)南沙方案的一個(gè)重要舉措，助力南沙打造產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新聚集高地?！睆V州南沙區南金基金管理有限公司董事長(cháng)李雨桐說(shuō)。

南砂晶圓就是南沙區芯片一條街的重要成員之一，其所處的集成電路行業(yè)屬于國家戰略新興行業(yè)，有非常好的產(chǎn)業(yè)前景，同時(shí)下游應用和市場(chǎng)空間極大，具備快速發(fā)展的基礎。盡管項目公司資產(chǎn)規模較小、起步較晚，但項目團隊屬于碳化硅晶體領(lǐng)域極其稀缺的研發(fā)實(shí)力強、擁有成熟管理經(jīng)驗、行業(yè)資源豐富的強大項目團隊。

創(chuàng )始人王垚浩博士是行業(yè)內既具備專(zhuān)業(yè)知識背景，又擁有上市公司管理運營(yíng)經(jīng)驗的稀缺人才。其長(cháng)期在半導體行業(yè)從事管理、科研工作。早期帶領(lǐng)國星光電，從一個(gè)老牌加工型國企，一躍成長(cháng)為擁有100多個(gè)自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)，并成功登陸深交所主板上市。

公司技術(shù)團隊主要負責人徐現剛教授團隊是我國碳化硅單晶研發(fā)的開(kāi)創(chuàng )者之一，其團隊均來(lái)自山東大學(xué)晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室。2000年就正式開(kāi)啟碳化硅襯底的研發(fā)工作，先后主持20余項國家及省部級項目，研發(fā)生產(chǎn)的2英寸襯底生產(chǎn)率先打破了國外長(cháng)期的技術(shù)封鎖和壟斷，在碳化硅單晶領(lǐng)域高著(zhù)雄厚的技術(shù)實(shí)力和深厚的工藝積累。

令投資人比較贊賞的，還有南砂晶圓在產(chǎn)業(yè)鏈的位置。碳化硅領(lǐng)域里，襯底是產(chǎn)業(yè)鏈最核心的環(huán)節，直接制約碳化硅應用放量，襯底一項材料的成本就占到碳化硅晶片產(chǎn)品成本的近40%，可見(jiàn)其產(chǎn)業(yè)鏈位置的核心及突出。大力扶持集成電路行業(yè)發(fā)展也已寫(xiě)入我國的“十四五”發(fā)展規劃之中。

談及碳化硅領(lǐng)域的前景，碳化硅屬于第三代半導體材料，在低功耗、小型化、高壓、高頻的應用場(chǎng)景有極大優(yōu)勢。在新能源汽車(chē)、軌道交通、高壓電網(wǎng)等領(lǐng)域擁有十分廣闊的市場(chǎng)空間。尤其是近年來(lái)新能源汽車(chē)增長(cháng)勢頭迅猛，相應帶動(dòng)碳化硅市場(chǎng)也持續增長(cháng)，而且不難看到，這樣的增長(cháng)勢頭在未來(lái)可能還會(huì )持續較長(cháng)的時(shí)間。