【东营:转型蹚新路,蝶变黄河口】黄河,咆哮万里,一路奔涌,在入海处的黄河三角洲孕育出万千气象。作为黄河入海口城市、黄河三角洲中心城市,东营在这片土地上披荆斩棘,一往无前,在高质量发展之路上昂首阔步。

  全省最大的石化产业基地、全国重要的橡胶轮胎生产基地、石油装备制造基地、高端纳米级电子陶瓷材料生产基地……东营市坚定不移加快新旧动能转换,一方面推动传统产业转型升级、让“老树发新枝”;一方面加快布局战略性新兴产业、让“新芽成大树”,走出一条个性鲜明、步履稳健的绿色发展之路。

  锻造长板,传统产业“老树发新芽”

  夏末秋初的夜晚,东营港疏港高速如一条长龙向远方延伸。在东营威联化学有限公司200万吨/年PX二期项目建设现场,灯火通明的塔架外,几处吊装工作正在进行。“为了赶工期,工人们早上6点半就来了,一些工点的施工要进行到晚上。”工艺管道工程师刘鹏说。

  PX二期和不远处的PTA项目是东营港经济开发区芳烃产业链的重要一环。总投资180亿元的对二甲苯和精对苯二甲酸项目整合了东营市8家地炼企业原料资源,是地炼企业由燃料型向化工型转型的标志性项目;未来该产业链可以进一步向下游聚酯行业延伸,打造以新型特种聚酯为重点的对二甲苯产业链。

  作为全省高端化工产业“PX—PTA—聚酯”产业链的唯一“链主”企业,东营威联化学有限公司200万吨/年PX项目一期已经建成投产,PX二期和250万吨/年PTA项目正加紧建设。这些项目正有效延链补链芳烃产业链条,加快推动东营石化产业由“单打独斗”向“全产业链一体化协同发展”转变。

  高端化工是省“十强”产业之一,也是东营的特色优势产业,正向着绿色、循环、安全、高效、可持续的方向发展。东营把建设绿色循环高端石化产业基地作为新旧动能转换的突破口,有序推进炼化产能优化整合,全力打造国家现代能源经济示范区;重点以东营港经济开发区为主体,建设鲁北高端石化产业基地核心区。

  石油装备产业是东营另一大传统优势产业。8月19日,在山东永利精工石油装备股份有限公司生产车间,一根根口径不一的钢坯管码放整齐,工人们正操作着数控机床生产接箍和油套管。公司副总经理李国栋介绍,这种特殊螺纹的油套管,具有联结强度高、气密性强、抗高温蠕变的功能,可以广泛应用在深井、超深井等非常规开采领域。

  石油开采转向非常规、智能化改造正成为趋势,也面临着突破高端“卡脖子”技术的挑战。应对这些挑战,永利精工组建了30多人的研发团队,现在公司可以生产全套的高端油井管,成为全国石油套管接箍行业中规模最大、品种最全的企业。

  东营聚焦钻完井装备、采油装备、海洋石油装备等3条产业链,加快关键共性技术攻关和高端大型成套产品研发,实施威飞海洋水下生产系统、胜机智能修井机等重点项目,加快构建“制造+服务+品牌”融合发展价值链,全力打造高端智能石油装备制造基地和油服企业总部基地。

  聚焦优势产业,东营发力主攻链条经济,全面落实“链长制”,加快构建具有竞争力的高质量、链群化、开放型现代化产业体系,精准打通供应链堵点、断点,延伸产业链、提升价值链、融通供应链。烯烃芳烃、高端石油装备、橡胶轮胎、功能陶瓷材料产业入选省“十强”产业“雁阵形”集群,化工产业对工业增长的贡献率、占规上工业增加值的比重首次超过炼油行业,成为拉动工业增长的第一动力。

  向新而行,“四新”经济引领蝶变

  在东营经济技术开发区的国瓷5000万升/年汽车尾气净化用蜂窝陶瓷产业化项目现场,机器人在技术人员的操作下,正对产品进行装配和检验。蜂窝陶瓷是汽车尾气后处理系统的核心部件,在汽油车、柴油车及轮船尾气净化领域被广泛应用,可以消除机动车产生的多种有毒有害气体或颗粒物。

  “项目运用直通式蜂窝陶瓷薄壁化技术等自主技术,使蜂窝陶瓷产品在薄壁化、低膨胀、高目数等方面实现技术突破,解决了汽车尾气催化净化领域的一系列‘卡脖子’难题,获得了出口欧盟资质。”山东国瓷功能材料股份有限公司技术中心常务副总朱恒介绍,项目达产后,可年产蜂窝陶瓷载体产品5000万升,产值20亿元,利税8亿元,进一步稳固国内最大蜂窝陶瓷生产企业的地位。

  战略性新兴产业代表新一轮科技革命和产业变革的方向,是动能转换的“加速器”,更是“四新”经济的重要载体。东营瞄准国家重大战略需求和未来产业发展制高点,积极探索实践,论证实施了一大批新兴产业项目,新能源、新材料、生物医药等战略性新兴产业快速成长壮大,成为拉动全市经济增长的重要力量。

  在利津数据(内容)产业园展厅,大屏幕上显示着农作物价格、害虫、降雨量等信息。华为、碧桂园、腾讯等企业也能与农业产生交集,它们能为生态农业提供数字化服务,进而促进农业的智能化发展。如华为助力5G智慧农业的发展,利用无人机和农用机器人控制杂草。

  利津数据(内容)产业园以“产业数字化、数字产业化”为目标,以“数据孵化、智慧产业”为主线,聚力打造“数据采集、数据管理、数据应用、数据变现、数据安全”五大业态的创新创业新高地。除了农业领域,高性能算力体系基础设施也在加快构建,支撑周边石油化工、先进制造、高端装备等行业开展大规模算力服务。

  目前,园区已进驻浪潮集团、摩贝化学、腾讯农业等“四新”企业,与云测数据、91再生资源、京博云商等一批科技型企业达成合作意向,数字基建、金融扶持、人才集聚、专业运维等四大支撑要素正在形成。

  今年,东营市在数字经济发展上协同推进产业数字化和数字产业化,加快培育发展高端软件、信息通信等产业,并在东营经济技术开发区整合东营软件园、大学科技园、光谷未来城等6处平台建设数字经济产业园,全力打造数字经济新高地,推动数字经济实现新突破。

  聚焦新业态新模式培育,东营市积极发展总部经济、楼宇经济、会展经济、科技服务等现代服务业,培育康养、托幼、家政等“幸福产业”。同时,推进传统商贸流通企业、连锁商超、零售网店数字化转型,培育首店经济和直播电商、网红经济等新业态,激活经济增长新动能。

  技改提升,制造业向高质高端迈进

  8月17日,在和达(山东)橡胶科技有限公司生产车间,一排排崭新的智能装备正有条不紊地运行,除了关键岗位,难觅工人身影。在成型工段作业现场,3台刚从荷兰引进的VMI VAST载重轮胎成型机开足马力赶制胎胚。“这款智能化全自动成型机在胎胚生产过程中能够实时抓取分析上百项数据,实现智能压合,短短150秒便可生产一条胎胚,可以达到8小时180—190条的单班产能,生产效率提升45%,轮胎的均匀性、安全性等有着明显优势。”设备技术部部长孙振卫介绍。

  和达(山东)橡胶科技有限公司先后投资4.3亿元,实施全钢子午胎生产装备智能化改造提升项目,实现了从原材料入库到轮胎成品出库整个轮胎生产过程的全流程数据管控。“智能化+信息化”系统使轮胎综合生产效率提升了45%,不良品率下降到0.23%,对应产品良品率提高了15%,全钢载重子午胎产能由最初的6万套/年提升到210万套/年。

  东营深入推进“优势产业+人工智能”和新一轮技术改造,实施数字赋能增效行动,聚焦高端化、智能化、绿色化、园区化四个方向,系统谋划实施新一轮高水平技术改造,培育化工、轮胎行业工业互联网赋能平台,推动重点产业借助工业互联网、5G等新一代信息技术加快高水平技术改造,推动制造方式由传统型向智能型转变,培育经济高质量发展新动能。

  2020年以来,东营市每年设立3亿元专项资金扶持企业技改。两年来,分四批签约扶持技术改造项目219个,扶持资金6.93亿元,撬动社会投资136.66亿元。

  生产效率的提升,制造水平的升级,加速了东营制造业向高质高端跨越发展。东营经济技术开发区的山东波鸿轨道交通装备科技有限公司已经开始试生产,技术人员轻触鼠标,点击自动,机械手便有条不紊地忙活起来,高铁车轮的整个热处理过程和数据在屏幕上也一目了然。该项目达产后,可实现年产高铁车轮等各类轨道交通车轮30万片,真正实现国产化生产。

  突出高质量发展,东营市进一步明晰了产业技术改造发展的路径。深入实施“链长制”,编制石化、橡胶、石油装备等重点产业图谱和产业优化提升方案,引导企业“按图索骥”开展延链、补链、强链技术改造,带动企业平均提升劳动生产率21.96%、降低成本13.60%、降低不良品率12.94%,建成智能工厂11个、数字化车间43个、智慧园区2个,创建国家级绿色工业园区2个、绿色工厂3家、省级绿色工厂5家,扶持的项目中80.23%属于六大重点产业,投资占90.45%,产业集群发展水平进一步提升。

  今年,东营组织100家以上企业开展智能化、绿色化改造,打造40个智慧园区、智能工厂等试点示范,新增上云帆平台企业100家以上。1-5月份工业技改投资增长45.7%,增幅居全省第1位。(大众日报)

#走在前 开新局# 【转型蹚新路,蝶变黄河口,东营推动传统产业转型升级,加快布局新兴产业,实施工业技改提级行动】黄河,咆哮万里,一路奔涌,在入海处的黄河三角洲孕育出万千气象。作为黄河入海口城市、黄河三角洲中心城市,东营在这片土地上披荆斩棘,一往无前,在高质量发展之路上昂首阔步。
  全省最大的石化产业基地、全国重要的橡胶轮胎生产基地、石油装备制造基地、高端纳米级电子陶瓷材料生产基地……东营市坚定不移加快新旧动能转换,一方面推动传统产业转型升级、让“老树发新枝”;一方面加快布局战略性新兴产业、让“新芽成大树”,走出一条个性鲜明、步履稳健的绿色发展之路。
  锻造长板,传统产业“老树发新芽”
  夏末秋初的夜晚,东营港疏港高速如一条长龙向远方延伸。在东营威联化学有限公司200万吨/年PX二期项目建设现场,灯火通明的塔架外,几处吊装工作正在进行。“为了赶工期,工人们早上6点半就来了,一些工点的施工要进行到晚上。”工艺管道工程师刘鹏说。
  PX二期和不远处的PTA项目是东营港经济开发区芳烃产业链的重要一环。总投资180亿元的对二甲苯和精对苯二甲酸项目整合了东营市8家地炼企业原料资源,是地炼企业由燃料型向化工型转型的标志性项目;未来该产业链可以进一步向下游聚酯行业延伸,打造以新型特种聚酯为重点的对二甲苯产业链。
  作为全省高端化工产业“PX—PTA—聚酯”产业链的唯一“链主”企业,东营威联化学有限公司200万吨/年PX项目一期已经建成投产,PX二期和250万吨/年PTA项目正加紧建设。这些项目正有效延链补链芳烃产业链条,加快推动东营石化产业由“单打独斗”向“全产业链一体化协同发展”转变。
  高端化工是省“十强”产业之一,也是东营的特色优势产业,正向着绿色、循环、安全、高效、可持续的方向发展。东营把建设绿色循环高端石化产业基地作为新旧动能转换的突破口,有序推进炼化产能优化整合,全力打造国家现代能源经济示范区;重点以东营港经济开发区为主体,建设鲁北高端石化产业基地核心区。
  石油装备产业是东营另一大传统优势产业。8月19日,在山东永利精工石油装备股份有限公司生产车间,一根根口径不一的钢坯管码放整齐,工人们正操作着数控机床生产接箍和油套管。公司副总经理李国栋介绍,这种特殊螺纹的油套管,具有联结强度高、气密性强、抗高温蠕变的功能,可以广泛应用在深井、超深井等非常规开采领域。
  石油开采转向非常规、智能化改造正成为趋势,也面临着突破高端“卡脖子”技术的挑战。应对这些挑战,永利精工组建了30多人的研发团队,现在公司可以生产全套的高端油井管,成为全国石油套管接箍行业中规模最大、品种最全的企业。
  东营聚焦钻完井装备、采油装备、海洋石油装备等3条产业链,加快关键共性技术攻关和高端大型成套产品研发,实施威飞海洋水下生产系统、胜机智能修井机等重点项目,加快构建“制造+服务+品牌”融合发展价值链,全力打造高端智能石油装备制造基地和油服企业总部基地。
  聚焦优势产业,东营发力主攻链条经济,全面落实“链长制”,加快构建具有竞争力的高质量、链群化、开放型现代化产业体系,精准打通供应链堵点、断点,延伸产业链、提升价值链、融通供应链。烯烃芳烃、高端石油装备、橡胶轮胎、功能陶瓷材料产业入选省“十强”产业“雁阵形”集群,化工产业对工业增长的贡献率、占规上工业增加值的比重首次超过炼油行业,成为拉动工业增长的第一动力。
  向新而行,“四新”经济引领蝶变
  在东营经济技术开发区的国瓷5000万升/年汽车尾气净化用蜂窝陶瓷产业化项目现场,机器人在技术人员的操作下,正对产品进行装配和检验。蜂窝陶瓷是汽车尾气后处理系统的核心部件,在汽油车、柴油车及轮船尾气净化领域被广泛应用,可以消除机动车产生的多种有毒有害气体或颗粒物。
  “项目运用直通式蜂窝陶瓷薄壁化技术等自主技术,使蜂窝陶瓷产品在薄壁化、低膨胀、高目数等方面实现技术突破,解决了汽车尾气催化净化领域的一系列‘卡脖子’难题,获得了出口欧盟资质。”山东国瓷功能材料股份有限公司技术中心常务副总朱恒介绍,项目达产后,可年产蜂窝陶瓷载体产品5000万升,产值20亿元,利税8亿元,进一步稳固国内最大蜂窝陶瓷生产企业的地位。
  战略性新兴产业代表新一轮科技革命和产业变革的方向,是动能转换的“加速器”,更是“四新”经济的重要载体。东营瞄准国家重大战略需求和未来产业发展制高点,积极探索实践,论证实施了一大批新兴产业项目,新能源、新材料、生物医药等战略性新兴产业快速成长壮大,成为拉动全市经济增长的重要力量。
  在利津数据(内容)产业园展厅,大屏幕上显示着农作物价格、害虫、降雨量等信息。华为、碧桂园、腾讯等企业也能与农业产生交集,它们能为生态农业提供数字化服务,进而促进农业的智能化发展。如华为助力5G智慧农业的发展,利用无人机和农用机器人控制杂草。
  利津数据(内容)产业园以“产业数字化、数字产业化”为目标,以“数据孵化、智慧产业”为主线,聚力打造“数据采集、数据管理、数据应用、数据变现、数据安全”五大业态的创新创业新高地。除了农业领域,高性能算力体系基础设施也在加快构建,支撑周边石油化工、先进制造、高端装备等行业开展大规模算力服务。
  目前,园区已进驻浪潮集团、摩贝化学、腾讯农业等“四新”企业,与云测数据、91再生资源、京博云商等一批科技型企业达成合作意向,数字基建、金融扶持、人才集聚、专业运维等四大支撑要素正在形成。
  今年,东营市在数字经济发展上协同推进产业数字化和数字产业化,加快培育发展高端软件、信息通信等产业,并在东营经济技术开发区整合东营软件园、大学科技园、光谷未来城等6处平台建设数字经济产业园,全力打造数字经济新高地,推动数字经济实现新突破。
  聚焦新业态新模式培育,东营市积极发展总部经济、楼宇经济、会展经济、科技服务等现代服务业,培育康养、托幼、家政等“幸福产业”。同时,推进传统商贸流通企业、连锁商超、零售网店数字化转型,培育首店经济和直播电商、网红经济等新业态,激活经济增长新动能。
  技改提升,制造业向高质高端迈进
  8月17日,在和达(山东)橡胶科技有限公司生产车间,一排排崭新的智能装备正有条不紊地运行,除了关键岗位,难觅工人身影。在成型工段作业现场,3台刚从荷兰引进的VMI VAST载重轮胎成型机开足马力赶制胎胚。“这款智能化全自动成型机在胎胚生产过程中能够实时抓取分析上百项数据,实现智能压合,短短150秒便可生产一条胎胚,可以达到8小时180—190条的单班产能,生产效率提升45%,轮胎的均匀性、安全性等有着明显优势。”设备技术部部长孙振卫介绍。
  和达(山东)橡胶科技有限公司先后投资4.3亿元,实施全钢子午胎生产装备智能化改造提升项目,实现了从原材料入库到轮胎成品出库整个轮胎生产过程的全流程数据管控。“智能化+信息化”系统使轮胎综合生产效率提升了45%,不良品率下降到0.23%,对应产品良品率提高了15%,全钢载重子午胎产能由最初的6万套/年提升到210万套/年。
  东营深入推进“优势产业+人工智能”和新一轮技术改造,实施数字赋能增效行动,聚焦高端化、智能化、绿色化、园区化四个方向,系统谋划实施新一轮高水平技术改造,培育化工、轮胎行业工业互联网赋能平台,推动重点产业借助工业互联网、5G等新一代信息技术加快高水平技术改造,推动制造方式由传统型向智能型转变,培育经济高质量发展新动能。
  2020年以来,东营市每年设立3亿元专项资金扶持企业技改。两年来,分四批签约扶持技术改造项目219个,扶持资金6.93亿元,撬动社会投资136.66亿元。
  生产效率的提升,制造水平的升级,加速了东营制造业向高质高端跨越发展。东营经济技术开发区的山东波鸿轨道交通装备科技有限公司已经开始试生产,技术人员轻触鼠标,点击自动,机械手便有条不紊地忙活起来,高铁车轮的整个热处理过程和数据在屏幕上也一目了然。该项目达产后,可实现年产高铁车轮等各类轨道交通车轮30万片,真正实现国产化生产。
  突出高质量发展,东营市进一步明晰了产业技术改造发展的路径。深入实施“链长制”,编制石化、橡胶、石油装备等重点产业图谱和产业优化提升方案,引导企业“按图索骥”开展延链、补链、强链技术改造,带动企业平均提升劳动生产率21.96%、降低成本13.60%、降低不良品率12.94%,建成智能工厂11个、数字化车间43个、智慧园区2个,创建国家级绿色工业园区2个、绿色工厂3家、省级绿色工厂5家,扶持的项目中80.23%属于六大重点产业,投资占90.45%,产业集群发展水平进一步提升。
  今年,东营组织100家以上企业开展智能化、绿色化改造,打造40个智慧园区、智能工厂等试点示范,新增上云帆平台企业100家以上。1-5月份工业技改投资增长45.7%,增幅居全省第1位。(来源:大众日报)

【又一国产芯逆袭之门!特斯拉带飞,国内多位大佬谈碳化硅 如何跑得更快更远 - 原创 ZeR0 芯东西 2022-7-04 发表于北京】

碳化硅SiC的春天,终于来了!
“双碳”战略开启了新能源转换黄金时代,也开启了功率半导体发展的黄金时代。这一趋势下,拥有优越性能的碳化硅,正成为功率器件的宠儿。用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换,能极大提高能量转化效率,大概会降低75%以上的能量损耗。其经济效益毋庸置疑是巨大的。
这个被特斯拉带飞的第三代半导体材料,正迎来爆发式增长。国家政策也在大力扶持:“十四五”规划和二〇三五远景目标纲要,明确指出“支持碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”。
随着新能源汽车、人工智能、光伏风能发电、大数据、5G通信等一系列新应用领域的出现,以碳化硅为代表的第三代半导体正呈现蓬勃之势。
相比硅和砷化镓等半导体材料,在碳化硅等第三代半导体领域,我国与国际巨头之间的整体技术差距相对更小,更有希望实现换道超车,降低国际供应链的风险。
但与此同时,国内碳化硅产业链发展仍面临重重挑战,任重道远。当下国内碳化硅半导体的单晶材料、衬底、器件研发面临哪些核心痛点?接下来产业链发展还需怎样的助力?
在6月26日举行的“2022中国·南沙国际集成电路产业论坛”宽禁带半导体论坛上,山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授,广东芯粤能CTO相奇,中电化合物董事潘尧波,上海瞻芯电子CTO陈俭等专家发表主题演讲,分享了来自产业一线的观察和思考。

1. 碳化硅爆发式增长新能源汽车成主战场

碳化硅材料有半绝缘型和导电型两种衬底。半绝缘型主要应用于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域;导电型主要用于制造功率器件,用在以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域,这也是当前碳化硅的主赛道。
第一个吃螃蟹的是马斯克的特斯拉。特斯拉Model 3率先将意法(ST)的碳化硅MOSFET功率模块应用到负责控制电动机的主逆变器中,证明了碳化硅技术足够成熟,并具有显著优势。
上海瞻芯电子CTO陈俭将“特斯拉的Model 3”类比“2007年的iPhone 4”,这是他决心离开做了21年的硅、转向碳化硅行业的原因。他回忆道,2014~2015年的碳化硅模块,据称已经将功率提高10%、体积缩小57%、重量降低40%,而现在比当时做得还要好。

新能源汽车的爆发,引发了一波碳化硅的“上车潮”。
特斯拉、保时捷、比亚迪汉、现代等纷纷在上碳化硅,碳化硅逐渐成为了高端汽车的标配;国内小鹏、蔚来、理想等造车新势力,都已推出或宣布推出碳化硅模块;宇通客车、上汽、北汽也在做这方面的筹备工作,而且商用车领域更容易导入一些新技术。
据法国知名行业咨询机构Yole预测,2022年车用碳化硅器件占比达68.8%,到2025年碳化硅功率器件的市场规模有望增至25.62亿美元,复合年增长率约30%。碳化硅之所以适合做功率器件,根由在于其材料性能。
碳化硅的禁带宽度是硅的3倍,热导率是硅的3倍,电子饱和速率是硅的2倍,最重要的是临界击穿电场是硅的8-10倍。因此,碳化硅器件有耐高温、低导通电阻、开关速度快、耐高压等特点,使得碳化硅系统更小、更轻、能效更高、驱动力更强。
广东芯粤能CTO相奇分享了一组预测数据,到2030年,中国大陆年度用电总量将超过10.5万亿度,如果用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换,那么每年可以节约上万亿度的电,这一数目,相当于10个三峡大坝的年发电总量。
到2030年,新能源车的销售量将增长9倍,光伏的装机量将增长5倍,碳化硅将大有用武之地。再加上缺货浪潮的助推,如今进口材料供货紧俏、一再延期,倘若国内碳化硅材料供应商发力赶上,这将为国产材料的导入打开一个突破口。

2. 8英寸时代到来但量产还要等三四年

碳化硅产业链覆盖从最上游的碳化硅粉,到晶锭、衬底、外延,再到晶圆,以及封装后的单管和模块,最后到交付应用。这种半导体材料的历史,最早可追溯至1885年,瑞典科学家发明了碳化硅生长装置,将核心原材料沙子和木炭加热到1500℃左右,通过导电,引发自蔓延反应,得到碳化硅单晶。但此前因材料技术和设备的限制,碳化硅长期没有发展起来。山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授介绍说,碳化硅单晶的研究可以分为三个阶段:第一阶段是90年代光电应用,碳化硅作为衬底,成功应用在光电领域;第二阶段是微波电子,我国做的已经不比国外差;第三阶段是功率电子应用,希望上下游通力合作,在这方面赶超国外。经过30多年的研发,国内碳化硅研究已具备一定条件,可以为器件研发提供衬底材料。
碳化硅衬底正不断向大尺寸方向发展,衬底尺寸越大,单位衬底可制造的芯片数量越多,单位芯片成本越低。目前业内主要量产产品集中在4英寸及6英寸,并演化向8英寸。国外在十年前突破了6英寸衬底技术,在“十三五”期间攻克了8英寸衬底技术。国际行业龙头科锐今年成功将8英寸衬底导入量产,全球首条8英寸晶圆工厂已经通线,很快就要建第二个8英寸碳化硅器件生产厂。在产业化方面,国内碳化硅企业已完成4-6英寸的升级。徐现刚教授谈道,目前国内已有8英寸碳化硅,与国际差距在2~3年之内,这个差距会越来越小。国内4英寸碳化硅晶体在2010年出现,从2017年4英寸导电衬底开始批量销售,中间间隔7年时间;国内6英寸批量销售是2019年,从研发开始也用了三四年。
中电化合物董事潘尧波判断,4寸的量会越来越少,6寸是当前主流,8寸是发展趋势,8英寸如果今年出来,按以往时间周期推演,需要等到2025年、2026年才能导入量产。
在他看来,“8英寸时代到来”还面临一些挑战,包括籽晶依赖于扩径、晶体良率、晶体质量、8英寸衬底加工、成本、生态等方面的问题,希望产业上下游紧密协同来解决问题。据他分析,根据中国电子材料协会统计数据,目前国内碳化硅规划投资300亿元,规划年产能200万片。2020年全国碳化硅产量约11万片,其中还包括很大一部分4英寸产量。规划的产能存在一定水分,规划的投资量偏大,实际落地的投资量有衰减,所以规划产能大于落地产能。从产能到产量,涉及到良率、成本、设备问题,据其统计,目前国内的长晶炉超过3000台,但实际供货量很少,今年6英寸的量大概率能超10万片,不过离需求情况还有很大的差距。汽车对材料有非常高的可靠性要求,这就引申到材料质量需要更高的要求,国内很多材料还在验证中,能满足车规级要求的占比不高。因此潘尧波判断,碳化硅材料,特别是车规级材料,会长期偏紧。他建议8英寸的扩展可以适当慢一点,如果材料供应不及却投了大量设备,这些产能则会空置,将导致产生很多投资的成本。

3.国内产业链面临的外忧与内患

目前碳化硅材料和功率器件都主要由海外企业垄断。器件方面,五家头部企业来自欧洲、日本、美国,合计市占率约90%;材料方面的垄断更加集中,Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ全面领先衬底市场,Wolfspeed和昭和电工两巨头几乎垄断外延片市场。国内碳化硅产业链则相对集中在长三角、京津冀和粤港澳大湾区。
相奇认为,国内碳化硅产业链面临着全面挑战:
1、碳化硅材料。
国内长晶技术和国际先进水平仍有距离,8英寸至少还需要2~3年才能追赶并突破,带动外延的发展。目前技术相对成熟,但设备还需要依赖于进口。
2、器件设计。
受限于制造工艺水平,材料优势没有被充分发挥,包括器件结构的优化创新,因为工艺能力的限制比较欠缺,生态也有待完善。
3、器件制造。
首先,衬底外延成本占比高,合资占比大概超过了50%;其次,器件良率受限于材料的缺陷及质量;其三,缺乏大规模的生产平台,过去碳化硅的规模相对较小,生产模式基本是实验室和小规模的小作坊模式;其四,专业设备还需要依赖于进口。
4、模组封装。
需找到更耐高温的封装材料,因为封装尺寸更小,散热及可靠性的要求更高。
5、汽车厂商。
问题是“缺芯”,尤其是“缺中国芯”。他总结道,国内碳化硅产业的强项是产业链较完整,弱项是现在成本还很高,尤其是在材料方面需要一些突破,其次是国产设备很少,专业设备还需依赖进口。我国的碳化硅产业链发展还需要平衡,才能与国外巨头进行竞争。

为什么碳化硅这么贵?
潘尧波解释说,碳化硅的成本很高,晶体存在质量、尺寸、厚度、良率、成本等痛点,且部分石墨依赖进口,供应紧张。碳化硅是硬脆材料,硬度仅次于金刚石,加工难度较大。
简单的衬底加工工序是从晶锭出来,做多线切割,做倒角,然后做研磨、CMP、清洗、检验,最后出货。其中切碳化硅,6英寸切一刀需要120小时左右,8英寸切一刀需要200小时左右,中间不能出任何差错,否则对切的质量会造成很大的影响。
相对于衬底,碳化硅外延技术门槛低一点,但也存在4个主要痛点:
1、进口外延设备交期长。
全球有4家进口主流供应商,国内主要采用的是3家,目前交期很长,有的甚至要60个月,即需五年时间。现在做碳化硅外延设备的有六七家,有的设备经过了批量销售,接下来国产化外延设备会进入产业主流。
2、外延的三个核心参数(缺陷、浓度、厚度)等检测设备依赖进口,交期长。目前国内缺陷领域有一家在demo过程中。
3、外延设备的单台产能低,每月仅300片左右,这个数量很低,可能会有新的设备和路线出来。
4、备件耗材寿命短,成本高。
外延过程经常要做保养,备件过程中会沉淀一些碳化硅颗粒,对碳化硅外延缺陷造成很大影响,所以备件耗材的生命比较短,一定程度上影响了碳化硅的产量。

在碳化硅器件方面,相奇分享了他观察到的一些趋势:
首先,沟槽MOSFET结构创新备受关注,已有多款沟槽器件产业化、商品化,且沟槽器件结构变化多端,创新空间变化也很大;
再者界面质量导致迁移率低,亟待技术突破,碳化硅器件的优势还没完全发挥出来,需利用新技术、新材料,提高界面质量和迁移率,提高可靠性。
除此之外,万伏千安智能电网需要超高压器件,所以超高压的MOSFET和超高压的IGBT也是器件研发的另一个方向。
有了大规模量产的平台、众多设计公司后,器件设计和制造生态系统则呼之欲出,从而提供一个桥梁,使得设计公司和量产平台能更好、更有效地合作。

4. “最根本的,是要做产业链的创新”

最后,陈俭分享了他看到的碳化硅产业潜力。
首先看定位。Yole数据显示,碳化硅从“三高”(高端、高频、高压)打入,慢慢蚕食硅IGBT市场。“我觉得这是「城市进入农村」的方式,做降维打击,成本做好,它是具有品牌效应的,这是势无可挡的应用。”陈俭说。
其次,上下游要协调好关系。下游车厂希望客户交货更快,现在有的周期要一年的时间,快则要6-7个月,太长了。
其三,价格要低,质量好,配合好。随叫随到是本土化优势,但质量还有待提高。上游会担心投资有没有希望、定价是否合理、付款方式好不好等问题。
至于上下游怎么协调?
陈俭认为,首先,下游需要明确的态度,要拓展应用,把市场做大,这是共赢之选;第二,上游要加大投资,给下游确保能供货且价格合理的信心;第三,有了技术,资金和人才才会加入。
在上游,现在SBD在充电桩领域的应用,市场不是红海了,是血海,卖的成本非常低,所以自己做器件、材料的厂商,要把碳化硅MOSFET的应用拓展起来。
只要有技术,碳化硅MOSFET做得好,市场还是很大的,SDB要区分于市场来做,价格要慢慢回归市场。技术进步需要时间,两三年之内很难做出很大的改善。
因此他们初步判断,大概在2024年前,衬底都是比较紧张的,外延则可能好一点,到2025年可能会缓解,但真正落实要到2026年,市场也可能会比预想得快,到时候又有一轮紧张。
在陈俭看来,最根本的,是要做产业链的创新,包括衬底技术、外延技术、Fab工艺、封装、碳化硅专用设备以及应用端的创新。
此外,他认为还需对创新者予以保护。首先做好专利布局;其次实现利益共享,定价机制要合理;第三,创新方要换位思考,要引入资金和推动标准建立;第四,尊重知识产权,抵制反授权,从法律层面保护创新者;第五,建立像IMEC一样的第三方合作开发平台。

5. 结语:碳化硅春天已至国产供应链迎新机遇

陈俭认为:碳化硅的春天来了,当前第三代半导体的碳化硅和氮化镓则比较火热,成长速度远超硅基功率器件。但还有很多挑战,要上下游共同共勉,以创新制胜,知识产权也要保驾护航。
徐现刚教授看来,碳化硅取得了新机遇,这么重要的材料,要降低国际供应链的风险性,对于进入国产和试用是非常好的机遇。
潘尧波亦判断:碳化硅产业处于成长期,在光伏、LED、硅产业等产业,新玩家会不断涌入,新技术会不断出现,这将给后来企业很多新机会。

『又一国产芯逆袭之门!特斯拉带飞,国内多位大佬谈碳化硅』https://t.cn/A6SAXrmu


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