碳化硅定價(jià)權(quán)，由什么決定呢？

碳化硅到底為什么這么貴？什么決定著碳化硅定價(jià)權(quán)？決定一個(gè)產(chǎn)品的價(jià)格主要有幾方面因素呢？

作者試圖用自己的認(rèn)知思維來(lái)帶大家重新定義這個(gè)復(fù)雜問(wèn)題。首先，大家都清楚，碳化硅的定價(jià)是一個(gè)系統(tǒng)、復(fù)雜的多元性問(wèn)題，系統(tǒng)復(fù)雜問(wèn)題的成因肯定也是系統(tǒng)復(fù)雜的層次，所以作者借文章寫出，碳化硅的定價(jià)權(quán)要看三方面：（一）生產(chǎn)周期、（二）生產(chǎn)難度、（三）市場(chǎng)條件。

文章會(huì)對(duì)其中那些因素可以直接調(diào)控那些因素是非人為可以掌控的以及碳化硅的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)做出作者認(rèn)知范圍的解釋。接下來(lái)，文章會(huì)對(duì)以上幾層問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)介紹。

一、碳化硅的生產(chǎn)周期

掌握了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，就變相的掌握了產(chǎn)品的定價(jià)權(quán)，這個(gè)因素是我們可以對(duì)碳化硅進(jìn)行定價(jià)權(quán)掌控的最重要因素。所以，文章首先來(lái)看生產(chǎn)周期，碳化硅生產(chǎn)的周期是解釋碳化硅定價(jià)權(quán)的一個(gè)維度，里面還有很多微觀層面的影響因素決定著碳化硅高昂的價(jià)格，其中影響定價(jià)的最主要的因素還可以分為三個(gè)方面；

（一）單晶生長(zhǎng)速度慢，尺寸小。

具體來(lái)看，首先是單晶生長(zhǎng)的速度慢，尺寸小，碳化硅單晶的生長(zhǎng)的速度非常非常的緩慢，每小時(shí)只能有0.3到0.5毫米，這個(gè)首先有材料本身屬性的問(wèn)題也有生產(chǎn)方法的問(wèn)題。對(duì)于材料屬性我們不可以直接把控，但是我們是否可以通過(guò)單晶生長(zhǎng)方法的改善來(lái)改善單晶生長(zhǎng)的速度以及擴(kuò)大其尺寸，這是我們一直以來(lái)在努力的方向。下圖（圖一）為碳化硅尺寸的演變過(guò)程，通過(guò)圖我們也可以看出，對(duì)于縮短其生產(chǎn)周期以及擴(kuò)大其尺寸，我們一直在努力，這也是碳化硅成本一直下降的主要原因；而硅的單晶，非常非常的快，72個(gè)小時(shí)就能生長(zhǎng)兩三米的長(zhǎng)度了，并且碳化硅單晶總體的生長(zhǎng)高度也就是三五厘米，相比于硅來(lái)說(shuō)，輕輕松松就能達(dá)到數(shù)米的高度。所以我們通常說(shuō)單晶硅為硅棒，碳化硅的這個(gè)單晶我們一般稱之為碳化硅錠，從這個(gè)詞兒我們就看出來(lái)，一個(gè)是棒，一個(gè)是錠，這個(gè)長(zhǎng)度的區(qū)別，就非常的明顯了，并且碳化硅現(xiàn)在是以六英寸的晶圓為主的，而硅最大的尺寸可以達(dá)到12英寸。因此，總結(jié)以上我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，相比于硅來(lái)說(shuō)碳化硅就是單晶生長(zhǎng)速度長(zhǎng)慢，長(zhǎng)短尺寸小，最終導(dǎo)致碳化硅的定價(jià)高于硅數(shù)倍。以下為碳化硅尺寸發(fā)展圖：

圖一 碳化硅尺寸演進(jìn)圖

注：圖片來(lái)源于科銳公司官網(wǎng)

（二）硬度大，容易破碎

碳化硅的硬度大，容易破碎，碳化硅的結(jié)構(gòu)就是金剛石，金剛石的硬度很大，那么意味著延展性差，剛性強(qiáng)就是容易破碎，但在整個(gè)碳化硅的生產(chǎn)過(guò)程中，切割，打磨，拋光這些工藝，又時(shí)刻需要在碳化硅基片上做很多精湛工藝，這個(gè)時(shí)候，為了防止碳化硅碎裂，就必須慢工出細(xì)活了，就是多花時(shí)間，工藝求精，因此碳化硅的生產(chǎn)有很高的技術(shù)壁壘，這也是在導(dǎo)致碳化硅定價(jià)高昂的原因之一。碳化硅的主要缺陷就是微管，微管指碳化硅晶片的一種缺陷，是晶片中延軸向延伸且徑向尺寸在一微米至十幾微米的中空管道，這是影響碳化硅良率的一個(gè)重要因素，不過(guò)這個(gè)使我們可以通過(guò)技術(shù)改進(jìn)、生產(chǎn)方法改進(jìn)等等手段直接控制的因素，不過(guò)這種控制不僅僅是資金的投入，更是對(duì)人才、技術(shù)等等的投入，而且這種投入的風(fēng)險(xiǎn)極大，雖然屬于可直接把控的因素，但是也是很難把控的一個(gè)因素。

（三）產(chǎn)線自動(dòng)化程度低

碳化硅現(xiàn)階段的產(chǎn)線的自動(dòng)化程度比較低。對(duì)于碳化硅的自動(dòng)化，首先我們不可不談的就是碳化硅的制造設(shè)備，目前碳化硅的制造設(shè)備還主要依靠于進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化程度極低，雖然也有部分的國(guó)內(nèi)設(shè)備商家，但是質(zhì)量等等方面與國(guó)外還是有很大差距的，所以，自動(dòng)化低就成了影響我們國(guó)內(nèi)碳化硅生產(chǎn)周期的有一大因素，總體而言，他是一個(gè)直接可控因素，但是自動(dòng)化程度提高的路是一條曲折的路，需要時(shí)間以及空間。目前，碳化硅是以八英寸為主的，那八英寸的產(chǎn)線自動(dòng)化，不管是碳化硅還是其他的化合物半導(dǎo)體的生產(chǎn)，只要是半導(dǎo)體的產(chǎn)線，它的自動(dòng)化就非常低，此也是導(dǎo)致其生產(chǎn)周期長(zhǎng)的一個(gè)重要原因，降低了生產(chǎn)的效率，變相的在碳化硅的高昂定價(jià)中起到了推波助瀾的作用。

綜上所述，如果企業(yè)在以上生長(zhǎng)周期、工藝制造、產(chǎn)線自動(dòng)化等三者之中有所突破或者創(chuàng)新，對(duì)于掌握碳化硅的生產(chǎn)周期進(jìn)而在碳化硅的定價(jià)權(quán)上面獲得話語(yǔ)權(quán)，哪么其必左右碳化硅的市場(chǎng)價(jià)格。

二、生產(chǎn)難度

接下來(lái)呢，我們來(lái)講一下影響價(jià)格的第二個(gè)因素，生產(chǎn)難度，對(duì)碳化硅而言呢，主要是兩個(gè)問(wèn)題：

（一）材料的缺陷

碳化硅中的缺陷包括微管、多型夾雜、位錯(cuò)等。微管是尺寸為幾微米到數(shù)十微米的貫穿型缺陷，是器件的殺手型缺陷；碳化硅包含200多種晶型結(jié)構(gòu)，其中多種晶型結(jié)構(gòu)間的形成能接近，在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中易產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致多型夾雜；碳化硅單晶生長(zhǎng)熱場(chǎng)中存在的溫度梯度導(dǎo)致的熱應(yīng)力、生長(zhǎng)過(guò)程中的溫度、組分等波動(dòng)也容易引入位錯(cuò)等缺陷，從而影響后續(xù)外延和器件的質(zhì)量和性能。

硅從發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有幾十年的研究歷史了，已經(jīng)非常的成熟，即使存在寫材料的缺陷也是通過(guò)技術(shù)的改進(jìn)、后期的處理等等將缺陷降到了最低，幾乎可以說(shuō)是沒(méi)有缺陷了，但碳化硅不同，大規(guī)模應(yīng)用也就是十年，研究的材料也就是二三十年，對(duì)于碳化硅的研究我們還一直處于探索階段，存在諸多的未解或者說(shuō)無(wú)準(zhǔn)確定義的問(wèn)題，這就給碳化硅的應(yīng)用發(fā)展造成了極大的阻礙。

對(duì)于碳化硅的缺陷，這個(gè)缺陷非常的多，具體的數(shù)字呢，我們可以讓他與硅做對(duì)比。我們來(lái)看一下，硅與碳化硅是怎么去描述缺陷呢？對(duì)于硅我們使用的單位是各每片，也就是說(shuō)每片金元有幾個(gè)缺陷，但是碳化硅就不一樣了，它的單位是各每平方厘米，你看從這個(gè)單位上你就可以看出來(lái)這個(gè)缺陷的數(shù)量的區(qū)別，那缺陷，主要就是導(dǎo)致三個(gè)問(wèn)題，第一是在長(zhǎng)晶階段，如果這個(gè)缺陷比較多，可能導(dǎo)致整個(gè)碳化硅單晶直接報(bào)廢。這也就是說(shuō)，碳化硅的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)周期非常的慢，這個(gè)時(shí)候你投入的時(shí)間，還有能耗都是無(wú)法挽回的損失。

第二，是在做碳化硅外延的時(shí)候，碳化硅原先襯底上的缺陷，會(huì)被繼承，甚至被放大，也會(huì)影響到外延的領(lǐng)域，第三，就是我們?cè)谑褂眠@樣的外延制作器件，也會(huì)嚴(yán)重影響到碳化硅的器件的性能。也就是說(shuō)我們花了很多功夫，終于要制造器件了，最后呢很可能因?yàn)椴牧?、外延的部分?wèn)題使我們前面花費(fèi)的時(shí)間，投入的物料成本，能耗都不能夠被充分的利用，所以說(shuō)提高良率，對(duì)碳化硅來(lái)說(shuō)也是非常重要的。

（二）特殊工藝

影響制造難度的第二點(diǎn)，就是碳化硅是需要一些特殊工藝的。這是為什么呢？

第一，硅與硅的共價(jià)鍵是非極性的共價(jià)鍵，它的鍵能是七十六千卡美摩爾。但是硅和碳之間是極性共價(jià)鍵，它的鍵能是一百零四千卡，碳—硅鍵是一百零四千卡，每摩爾就不同了。詳細(xì)差別如下圖：

圖二 對(duì)比硅——硅與硅——碳鍵能圖

這是物理、化學(xué)層面的因素，可以說(shuō)這個(gè)因素?zé)o法直接把控，只能通過(guò)一些技術(shù)改進(jìn)，特殊環(huán)境進(jìn)行間接把控，比如說(shuō)像高溫離子注入，高溫退火，最后還有高溫氧化，以上三項(xiàng)，是我們?cè)谥圃旃杵骷臅r(shí)候所不需要的，這個(gè)時(shí)候就意味著，首先我要進(jìn)行一些資產(chǎn)上的投入，比如說(shuō)像高溫、離子注入，這個(gè)都是千萬(wàn)級(jí)別的投入，那這些工藝呢，都是需要重新對(duì)碳化硅進(jìn)行一個(gè)摸索的，特別對(duì)于碳化硅MOSFET而言。它的工藝，可以說(shuō)是非常難，嚴(yán)重影響了它的良率，現(xiàn)階段，碳化硅MOSFET的良率，不高于70%，特別是對(duì)于大功率，應(yīng)用在電動(dòng)汽車上的大芯片，這個(gè)良率會(huì)更低一些，可以說(shuō)碳化硅的制造確實(shí)在工藝方面非常的困難，所以對(duì)一個(gè)碳化硅企業(yè)來(lái)說(shuō)，只有掌握了碳化硅制造工藝，才能稱之為一個(gè)掌握了碳化硅核心技術(shù)的企業(yè)。那有何核心工藝呢？

第二，核心工藝。具體包括為碳化硅單晶生長(zhǎng)設(shè)備、熱場(chǎng)設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高純碳化硅粉料制備技術(shù)、精準(zhǔn)雜質(zhì)控制技術(shù)及電學(xué)性能控制技術(shù)、碳化硅單晶應(yīng)力和缺陷控制技術(shù)、碳化。

對(duì)于工藝一碳化硅單晶襯底超精密加工技術(shù)，碳化硅單晶生長(zhǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。碳化硅長(zhǎng)晶爐是晶體制備的載體，也是晶體生長(zhǎng)核心技術(shù)中的熱場(chǎng)和工藝的重要組成部分。針對(duì)不同尺寸、不同導(dǎo)電性能的碳化硅單晶襯底，碳化硅長(zhǎng)晶爐需要實(shí)現(xiàn)高真空度、低真空漏率等各項(xiàng)性能指標(biāo)，為高質(zhì)量晶體生長(zhǎng)提供適合的熱場(chǎng)實(shí)現(xiàn)條件；

工藝二，高純碳化硅粉料制備技術(shù)。通過(guò)特殊熱場(chǎng)和工藝設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)極高純度碳化硅粉料制備，粉料中關(guān)鍵雜質(zhì)硼和鋁的濃度分別低于 0.05ppm，氮濃度小于 1×1016atom/cm3。碳化硅粉料是碳化硅單晶生長(zhǎng)的原料。由于合成環(huán)境及使用物料吸附雜質(zhì)的影響，合成的碳化硅粉料中不可避免地引入較多雜質(zhì)，直接影響晶體的純度和電學(xué)性能。核心工藝技術(shù)需要研制高真空度的粉料反應(yīng)腔室，使用了高純度的石墨材料，設(shè)計(jì)了特殊反應(yīng)工藝，從而獲得了極高純度碳化硅粉料顆粒，將粉料中主要電活性雜質(zhì)濃度控制在 0.05ppm 以下。此外，經(jīng)過(guò)破碎篩分和自研的清洗工藝后，可以獲得不同粒度的粉料，從而保障了高質(zhì)量碳化硅晶體的制備；

工藝三，精準(zhǔn)雜質(zhì)控制技術(shù)及電學(xué)性能控制技術(shù)。通過(guò)提高設(shè)備真空度、物料純度，結(jié)合自主開(kāi)發(fā)的晶體生長(zhǎng)工藝控制，實(shí)現(xiàn)高純度、高電阻率的半絕緣碳化硅單晶制備；通過(guò)摻雜工藝開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)低阻導(dǎo)電碳化硅單晶制備，電阻率控制在0.015-0.025Ω·cm。半導(dǎo)體電學(xué)性能取決于半導(dǎo)體材料中雜質(zhì)的類型和濃度。為實(shí)現(xiàn)半絕緣型碳化硅襯底高阻電學(xué)特性，需要將晶體中的雜質(zhì)濃度控制在極低的水平；為實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電型碳化硅襯底低阻電學(xué)特性，則需要向晶體中引入高濃度的氮元素。因此，碳化硅單晶電學(xué)性能的控制是基于精準(zhǔn)的控制生長(zhǎng)過(guò)程中進(jìn)入到晶體中的雜質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的；

工藝四、碳化硅單晶應(yīng)力和缺陷控制技術(shù)。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累以及研發(fā)投入設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)熱場(chǎng)，設(shè)計(jì)合理的溫度梯度，結(jié)合合理的成核技術(shù)和晶體生長(zhǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)低缺陷密度的單晶制備等等。碳化硅單晶生長(zhǎng)過(guò)程中的缺陷控制技術(shù)碳化硅中的缺陷包括微管、多型夾雜、位錯(cuò)等。微管是尺寸為幾微米到數(shù)十微米的貫穿型缺陷，是器件的殺手型缺陷；碳化硅包含 200 多種晶型結(jié)構(gòu)，其中多種晶型結(jié)構(gòu)間的形成能接近，在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中易產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)化，從而導(dǎo)致多型夾雜；碳化硅單晶生長(zhǎng)熱場(chǎng)中存在的溫度梯度導(dǎo)致的熱應(yīng)力、生長(zhǎng)過(guò)程中的溫度、組分等波動(dòng)也容易引入位錯(cuò)等缺陷，從而影響后續(xù)外延和器件的質(zhì)量和性能。

綜合而看，無(wú)論是微觀層面的物化學(xué)層來(lái)看，還是宏觀層面的核心技術(shù)來(lái)看，影響碳化硅的定價(jià)權(quán)的主觀因素還是核心工藝，誰(shuí)掌握著核心工藝，誰(shuí)就能在碳化硅的定價(jià)權(quán)上占有比重很大的話語(yǔ)權(quán)。但是這種話語(yǔ)權(quán)的爭(zhēng)奪，看似市場(chǎng)決定，實(shí)則是科技、人才決定的，人才才是第一決定因素。

三、市場(chǎng)供求關(guān)系

（一）未形成規(guī)模效應(yīng)

“規(guī)模效應(yīng)又稱規(guī)模經(jīng)濟(jì)，即因規(guī)模增大帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益提高，但是規(guī)模過(guò)大可能產(chǎn)生信息傳遞速度慢且造成信息失真、管理官僚化等弊端，反而產(chǎn)生“規(guī)模不經(jīng)濟(jì)”。規(guī)模效應(yīng)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)學(xué)上研究的課題，即生產(chǎn)要達(dá)到或超過(guò)盈虧平衡點(diǎn)，即規(guī)模效益。經(jīng)濟(jì)學(xué)中的規(guī)模效應(yīng)是根據(jù)邊際成本遞減推導(dǎo)出來(lái)的，就是說(shuō)企業(yè)的成本包括固定成本和變動(dòng)成本，混合成本則可以分解為這兩種成本，在生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大后，變動(dòng)成本同比例增加而固定成本不增加，所以單位產(chǎn)品成本就會(huì)下降，企業(yè)的銷售利潤(rùn)率就會(huì)上升?，F(xiàn)在碳化硅的器件自身不太成熟，價(jià)格又偏高，客戶在用的時(shí)候就猶豫性高，經(jīng)常思考碳化硅器件的性價(jià)比對(duì)于自身說(shuō)是不是代價(jià)有點(diǎn)大呢？客戶有疑慮，用量也就不大。

碳化硅呢，實(shí)際上前幾年的市場(chǎng)用量并不大，只是近幾年才出現(xiàn)一個(gè)爆發(fā)。這個(gè)時(shí)候，就會(huì)面臨一個(gè)問(wèn)題，越不用就越貴，這是為什么呢？有一個(gè)大家都知道常識(shí)啊，工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)，才是分?jǐn)偝杀镜囊粋€(gè)王道啊。目前的碳化硅，還未形成規(guī)模效應(yīng)，就是還缺乏能大批量的出貨的企業(yè)。這樣呢碳化硅的一些投入分?jǐn)偟矫恳粋€(gè)產(chǎn)品上的成本就比較高，這也是造成碳化硅貴的一個(gè)重大因素，如果形成規(guī)模效應(yīng)，碳化硅的價(jià)格就會(huì)急劇的下降，這樣客戶才能用的起，這么看來(lái)，碳化硅貴一些確實(shí)還是有道理的，以稀為貴。

（二）市場(chǎng)火熱，供需關(guān)系

商品價(jià)格圍繞價(jià)值上下波動(dòng)？商品價(jià)格圍繞價(jià)值上下波動(dòng)，僅由勞動(dòng)力的必要?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間體現(xiàn)，這種說(shuō)法是古典經(jīng)濟(jì)學(xué)的理念；說(shuō)法早被打破了。根據(jù)新古典經(jīng)濟(jì)學(xué)的理念的話，則是供給與需求決定商品的價(jià)格；供給取決于勞動(dòng)等客觀因素，而需求取決于效用等主觀因素。價(jià)格比價(jià)值低，價(jià)值規(guī)律就會(huì)起調(diào)控作用，時(shí)間長(zhǎng)短就看供給與需求之間何時(shí)打破均衡關(guān)系，簡(jiǎn)單說(shuō)就是看什么時(shí)候達(dá)到一種邊際效用決定的，也就是供求關(guān)系決定的。

這個(gè)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)需要亮點(diǎn)，第一市場(chǎng)是一個(gè)有效市場(chǎng)，第二，市場(chǎng)是一個(gè)自由競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)，顯然中國(guó)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)很成熟了，對(duì)于碳化硅市場(chǎng)的分析，主要是供小于求的。目前中國(guó)有200多家碳化硅企業(yè)，年生產(chǎn)能力超過(guò)220萬(wàn)噸，300多家制砂和微粉加工企業(yè)，年生產(chǎn)能力超過(guò)200萬(wàn)噸。此外，約三分之一的冶煉企業(yè)擁有砂微粉加工生產(chǎn)線，許多企業(yè)開(kāi)始回收砂漿。然而，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)碳化硅的需求僅為70萬(wàn)噸，主要用于低附加值的磨具和耐火材料領(lǐng)域。智能電網(wǎng)、新能源汽車和軍用電子系統(tǒng)等中國(guó)高端市場(chǎng)仍處于早期發(fā)展階段。碳化硅市場(chǎng)尚未完全開(kāi)放，碳化硅年出口量約為30萬(wàn)噸。因此，中國(guó)碳化硅行業(yè)目前面臨產(chǎn)能過(guò)剩和新設(shè)備、新工廠建設(shè)不足的問(wèn)題。 

綜合而言，對(duì)于以上定價(jià)權(quán)的分析，可以見(jiàn)下圖：（圖三）

圖三 碳化硅定價(jià)權(quán)影響因素分析

文章以作者參考的材料以及知識(shí)儲(chǔ)備為大家梳理了影響碳化硅定價(jià)的直接因素和間接因素，解釋了什么是直接可控的什么是間接把控的?？傮w而言，碳化硅的定價(jià)權(quán)主要被可以掌控調(diào)節(jié)生產(chǎn)周期、改良控制核心特殊工藝以及擁有良好規(guī)模和市場(chǎng)信息的企業(yè)或者團(tuán)體所把控。因?yàn)樘蓟璧膬r(jià)格就是被生產(chǎn)周期、生產(chǎn)工藝、市場(chǎng)條件所界定的。

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