碳化硅定價權，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權？決定一個產品的價格主要有幾方面因素呢？作者試圖用自己的認知思維來帶大家重新定義這個復雜問題。首先，大家都清楚，碳化硅的定價是一個系統、復雜的多元性問題，系統復雜問題的成因肯定也是系統復雜的層次，所以作者借文章寫出，碳化硅的定價權要看三方面：（一）生產周期、（二）生產難度、（三）市場條件。文章會對其中那些因素可以直接調控那些因素是非人為可以掌控的以及碳化硅的未來發展趨勢做出作者認知范圍的解釋。接下來，文章會對以上幾層問題進行詳細介紹。

一、碳化硅的生產周期
掌握了產品的生產周期，就變相的掌握了產品的定價權，這個因素是我們可以對碳化硅進行定價權掌控的最重要因素。所以，文章首先來看生產周期，碳化硅生產的周期是解釋碳化硅定價權的一個維度，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格，其中影響定價的最主要的因素還可以分為三個方面；
（一）單晶生長速度慢，尺寸小。
具體來看，首先是單晶生長的速度慢，尺寸小，碳化硅單晶的生長的速度非常非常的緩慢，每小時只能有0.3到0.5毫米，這個首先有材料本身屬性的問題也有生產方法的問題。對于材料屬性我們不可以直接把控，但是我們是否可以通過單晶生長方法的改善來改善單晶生長的速度以及擴大其尺寸，這是我們一直以來在努力的方向。下圖（圖一）為碳化硅尺寸的演變過程，通過圖我們也可以看出，對于縮短其生產周期以及擴大其尺寸，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個小時就能生長兩三米的長度了，并且碳化硅單晶總體的生長高度也就是三五厘米，相比于硅來說，輕輕松松就能達到數米的高度。所以我們通常說單晶硅為硅棒，碳化硅的這個單晶我們一般稱之為碳化硅錠，從這個詞兒我們就看出來，一個是棒，一個是錠，這個長度的區別，就非常的明顯了，并且碳化硅現在是以六英寸的晶圓為主的，而硅最大的尺寸可以達到12英寸。因此，總結以上我們就會發現，相比于硅來說碳化硅就是單晶生長速度長慢，長短尺寸小，最終導致碳化硅的定價高于硅數倍。以下為碳化硅尺寸發展圖：

 

圖一 碳化硅尺寸演進圖

注：圖片來源于科銳公司官網

 

（二）硬度大，容易破碎
碳化硅的硬度大，容易破碎，碳化硅的結構就是金剛石，金剛石的硬度很大，那么意味著延展性差，剛性強就是容易破碎，但在整個碳化硅的生產過程中，切割，打磨，拋光這些工藝，又時刻需要在碳化硅基片上做很多精湛工藝，這個時候，為了防止碳化硅碎裂，就必須慢工出細活了，就是多花時間，工藝求精，因此碳化硅的生產有很高的技術壁壘，這也是在導致碳化硅定價高昂的原因之一。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重要因素，不過這個使我們可以通過技術改進、生產方法改進等等手段直接控制的因素，不過這種控制不僅僅是資金的投入，更是對人才、技術等等的投入，而且這種投入的風險極大，雖然屬于可直接把控的因素，但是也是很難把控的一個因素。
（三）產線自動化程度低
碳化硅現階段的產線的自動化程度比較低。對于碳化硅的自動化，首先我們不可不談的就是碳化硅的制造設備，目前碳化硅的制造設備還主要依靠于進口，國產化程度極低，雖然也有部分的國內設備商家，但是質量等等方面與國外還是有很大差距的，所以，自動化低就成了影響我們國內碳化硅生產周期的有一大因素，總體而言，他是一個直接可控因素，但是自動化程度提高的路是一條曲折的路，需要時間以及空間。目前，碳化硅是以八英寸為主的，那八英寸的產線自動化，不管是碳化硅還是其他的化合物半導體的生產，只要是半導體的產線，它的自動化就非常低，此也是導致其生產周期長的一個重要原因，降低了生產的效率，變相的在碳化硅的高昂定價中起到了推波助瀾的作用。
綜上所述，如果企業在以上生長周期、工藝制造、產線自動化等三者之中有所突破或者創新，對于掌握碳化硅的生產周期進而在碳化硅的定價權上面獲得話語權，哪么其必左右碳化硅的市場價格。
二、生產難度
接下來呢，我們來講一下影響價格的第二個因素，生產難度，對碳化硅而言呢，主要是兩個問題：
（一）材料的缺陷
碳化硅中的缺陷包括微管、多型夾雜、位錯等。微管是尺寸為幾微米到數十微米的貫穿型缺陷，是器件的殺手型缺陷；碳化硅包含200多種晶型結構，其中多種晶型結構間的形成能接近，在高溫生長過程中易產生晶型轉化，從而導致多型夾雜；碳化硅單晶生長熱場中存在的溫度梯度導致的熱應力、生長過程中的溫度、組分等波動也容易引入位錯等缺陷，從而影響后續外延和器件的質量和性能。
硅從發現到現在已經有幾十年的研究歷史了，已經非常的成熟，即使存在寫材料的缺陷也是通過技術的改進、后期的處理等等將缺陷降到了最低，幾乎可以說是沒有缺陷了，但碳化硅不同，大規模應用也就是十年，研究的材料也就是二三十年，對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無準確定義的問題，這就給碳化硅的應用發展造成了極大的阻礙。對于碳化硅的缺陷，這個缺陷非常的多，具體的數字呢，我們可以讓他與硅做對比。我們來看一下，硅與碳化硅是怎么去描述缺陷呢？對于硅我們使用的單位是各每片，也就是說每片金元有幾個缺陷，但是碳化硅就不一樣了，它的單位是各每平方厘米，你看從這個單位上你就可以看出來這個缺陷的數量的區別，那缺陷，主要就是導致三個問題，第一是在長晶階段，如果這個缺陷比較多，可能導致整個碳化硅單晶直接報廢。這也就是說，碳化硅的經濟生產周期非常的慢，這個時候你投入的時間，還有能耗都是無法挽回的損失。

第二，是在做碳化硅外延的時候，碳化硅原先襯底上的缺陷，會被繼承，甚至被放大，也會影響到外延的領域，第三，就是我們在使用這樣的外延制作器件，也會嚴重影響到碳化硅的器件的性能。也就是說我們花了很多功夫，終于要制造器件了，最后呢很可能因為材料、外延的部分問題使我們前面花費的時間，投入的物料成本，能耗都不能夠被充分的利用，所以說提高良率，對碳化硅來說也是非常重要的。

 

（二）特殊工藝
影響制造難度的第二點，就是碳化硅是需要一些特殊工藝的。這是為什么呢？
第一，硅與硅的共價鍵是非極性的共價鍵，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。詳細差別如下圖：

 

圖二 對比硅——硅與硅——碳鍵能圖

 

這是物理、化學層面的因素，可以說這個因素無法直接把控，只能通過一些技術改進，特殊環境進行間接把控，比如說像高溫離子注入，高溫退火，最后還有高溫氧化，以上三項，是我們在制造硅器件的時候所不需要的，這個時候就意味著，首先我要進行一些資產上的投入，比如說像高溫、離子注入，這個都是千萬級別的投入，那這些工藝呢，都是需要重新對碳化硅進行一個摸索的，特別對于碳化硅MOSFET而言。它的工藝，可以說是非常難，嚴重影響了它的良率，現階段，碳化硅MOSFET的良率，不高于70%，特別是對于大功率，應用在電動汽車上的大芯片，這個良率會更低一些，可以說碳化硅的制造確實在工藝方面非常的困難，所以對一個碳化硅企業來說，只有掌握了碳化硅制造工藝，才能稱之為一個掌握了碳化硅核心技術的企業。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設備、熱場設計制造技術、高純碳化硅粉料制備技術、精準雜質控制技術及電學性能控制技術、碳化硅單晶應力和缺陷控制技術、碳化。
對于工藝一碳化硅單晶襯底超精密加工技術，碳化硅單晶生長設備設計與制造技術。碳化硅長晶爐是晶體制備的載體，也是晶體生長核心技術中的熱場和工藝的重要組成部分。針對不同尺寸、不同導電性能的碳化硅單晶襯底，碳化硅長晶爐需要實現高真空度、低真空漏率等各項性能指標，為高質量晶體生長提供適合的熱場實現條件；

工藝二，高純碳化硅粉料制備技術。通過特殊熱場和工藝設計，實現極高純度碳化硅粉料制備，粉料中關鍵雜質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的原料。由于合成環境及使用物料吸附雜質的影響，合成的碳化硅粉料中不可避免地引入較多雜質，直接影響晶體的純度和電學性能。核心工藝技術需要研制高真空度的粉料反應腔室，使用了高純度的石墨材料，設計了特殊反應工藝，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濃度控制在 0.05ppm 以下。此外，經過破碎篩分和自研的清洗工藝后，可以獲得不同粒度的粉料，從而保障了高質量碳化硅晶體的制備；
工藝三，精準雜質控制技術及電學性能控制技術。通過提高設備真空度、物料純度，結合自主開發的晶體生長工藝控制，實現高純度、高電阻率的半絕緣碳化硅單晶制備；通過摻雜工藝開發，實現低阻導電碳化硅單晶制備，電阻率控制在0.015-0.025Ω·cm。半導體電學性能取決于半導體材料中雜質的類型和濃度。為實現半絕緣型碳化硅襯底高阻電學特性，需要將晶體中的雜質濃度控制在極低的水平；為實現導電型碳化硅襯底低阻電學特性，則需要向晶體中引入高濃度的氮元素。因此，碳化硅單晶電學性能的控制是基于精準的控制生長過程中進入到晶體中的雜質來實現的；
工藝四、碳化硅單晶應力和缺陷控制技術。通過經驗積累以及研發投入設計開發熱場，設計合理的溫度梯度，結合合理的成核技術和晶體生長技術，可以實現低缺陷密度的單晶制備等等。碳化硅單晶生長過程中的缺陷控制技術碳化硅中的缺陷包括微管、多型夾雜、位錯等。微管是尺寸為幾微米到數十微米的貫穿型缺陷，是器件的殺手型缺陷；碳化硅包含 200 多種晶型結構，其中多種晶型結構間的形成能接近，在高溫生長過程中易產生晶型轉化，從而導致多型夾雜；碳化硅單晶生長熱場中存在的溫度梯度導致的熱應力、生長過程中的溫度、組分等波動也容易引入位錯等缺陷，從而影響后續外延和器件的質量和性能。
綜合而看，無論是微觀層面的物化學層來看，還是宏觀層面的核心技術來看，影響碳化硅的定價權的主觀因素還是核心工藝，誰掌握著核心工藝，誰就能在碳化硅的定價權上占有比重很大的話語權。但是這種話語權的爭奪，看似市場決定，實則是科技、人才決定的，人才才是第一決定因素。
三、市場供求關系
（一）未形成規模效應
“規模效應又稱規模經濟，即因規模增大帶來的經濟效益提高，但是規模過大可能產生信息傳遞速度慢且造成信息失真、管理官僚化等弊端，反而產生“規模不經濟”。規模效應是一個經濟學上研究的課題，即生產要達到或超過盈虧平衡點，即規模效益。經濟學中的規模效應是根據邊際成本遞減推導出來的，就是說企業的成本包括固定成本和變動成本，混合成本則可以分解為這兩種成本，在生產規模擴大后，變動成本同比例增加而固定成本不增加，所以單位產品成本就會下降，企業的銷售利潤率就會上升?，F在碳化硅的器件自身不太成熟，價格又偏高，客戶在用的時候就猶豫性高，經常思考碳化硅器件的性價比對于自身說是不是代價有點大呢？客戶有疑慮，用量也就不大。碳化硅呢，實際上前幾年的市場用量并不大，只是近幾年才出現一個爆發。這個時候，就會面臨一個問題，越不用就越貴，這是為什么呢？有一個大家都知道常識啊，工業大規模生產，才是分攤成本的一個王道啊。目前的碳化硅，還未形成規模效應，就是還缺乏能大批量的出貨的企業。這樣呢碳化硅的一些投入分攤到每一個產品上的成本就比較高，這也是造成碳化硅貴的一個重大因素，如果形成規模效應，碳化硅的價格就會急劇的下降，這樣客戶才能用的起，這么看來，碳化硅貴一些確實還是有道理的，以稀為貴。
（二）市場火熱，供需關系
商品價格圍繞價值上下波動？商品價格圍繞價值上下波動，僅由勞動力的必要勞動時間體現，這種說法是古典經濟學的理念；說法早被打破了。根據新古典經濟學的理念的話，則是供給與需求決定商品的價格；供給取決于勞動等客觀因素，而需求取決于效用等主觀因素。價格比價值低，價值規律就會起調控作用，時間長短就看供給與需求之間何時打破均衡關系，簡單說就是看什么時候達到一種邊際效用決定的，也就是供求關系決定的。這個過程的實現需要亮點，第一市場是一個有效市場，第二，市場是一個自由競爭的市場，顯然中國的市場經濟已經很成熟了，對于碳化硅市場的分析，主要是供小于求的。目前中國有200多家碳化硅企業，年生產能力超過220萬噸，300多家制砂和微粉加工企業，年生產能力超過200萬噸。此外，約三分之一的冶煉企業擁有砂微粉加工生產線，許多企業開始回收砂漿。然而，國內市場對碳化硅的需求僅為70萬噸，主要用于低附加值的磨具和耐火材料領域。智能電網、新能源汽車和軍用電子系統等中國高端市場仍處于早期發展階段。碳化硅市場尚未完全開放，碳化硅年出口量約為30萬噸。因此，中國碳化硅行業目前面臨產能過剩和新設備、新工廠建設不足的問題。 綜合而言，對于以上定價權的分析，可以見下圖：（圖三）

 

 

圖三 碳化硅定價權影響因素分析

 

文章以作者參考的材料以及知識儲備為大家梳理了影響碳化硅定價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，碳化硅的定價權主要被可以掌控調節生產周期、改良控制核心特殊工藝以及擁有良好規模和市場信息的企業或者團體所把控。因為碳化硅的價格就是被生產周期、生產工藝、市場條件所界定的。

 

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