從今年裝車標配來看，碳化硅器件已經正式進入商用化階段

10月13-14日，由張江高科、芯謀研究聯合主辦的第九屆張江高科·芯謀研究集成電路產業領袖峰會在上海浦東張江召開。在“化合物半導體分論壇”中，瞻芯電子COO陳儉做了主題演講。

今年全球碳化硅的市場表現每季度都超越我們的預計，一季度最初計劃是6億美元，最后達到了8億美元，二季度時候預計7億美元，最后是8億美元。我估計后面兩個季度還會進一步上升。

SiC inside 意味著銷量和高端。在電動車的400V平臺IGBT用得比較多，800V平臺應用之后效率進一步提升，特別是汽車進入輕載之后，IGBT效率比碳化硅效率差很多，這為SiC帶來一系列的市場機遇。雖然有廠商曾經宣稱因為價格貴而放棄碳化硅轉用IGBT，但最后還是重回碳化硅。在800V平臺碳化硅相對于IGBT的優勢更大，絕對是不二之選。

比亞迪、蔚小理、華為、廣汽等企業的國產化加速產生了大量需求。在新能源汽車、清潔能源、儲能等領域中國已經占據了世界第一的龍頭，而且還技術輸出海外，比如小鵬和大眾，寧德時代和福特都有合作。所以抓住中國市場，就是抓住碳化硅的未來。

今年基本所有電動車都采用碳化硅器件，好像只有低端車沒有采用碳化硅，SiC成為新能源車致勝之寶。在電動車之外，越來越多的應用接受SiC，儲能是下一個爆發點，這個市場已經有點冒頭；清潔能源今年受政策和市場影響，今年的市場有點下行；高鐵也是如此；數據中心這幾年增長非常快，我們的SiC MOSFET在數據中心應用很多。但是以上這些市場份額加起來起都比電動汽車少，大概只有電動汽車市場的一半左右。

所以電動汽車是一個不能忽略的市場，對于碳化硅企業來說，車規市場的需求最重要。2022年全球電動車銷量超過1020萬輛，年同比增長65%，低于預期；隨經濟復蘇和IC缺貨減輕，2023年預期不下調。


市場將逐漸向8英寸過渡

根據集邦咨詢近日發布的報告，業內人士稱 2023 年為“8 英寸 SiC 元年”，Wolfspeed、意法半導體等全球功率半導體巨頭都加快了 8 英寸 SiC 的研發步伐，而我國在 SiC 生產裝備、襯底和外延等方面都取得了重大突破。

作為第三代半導體材料，SiC 具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、優異的導熱性能等優點。其在高溫、高壓和高頻應用中的出色性能使其成為半導體材料領域的基石。

在下游需求增長的推動下，SiC 產業正處于高速擴張階段。TrendForce 分析預測，2023 年 SiC 功率器件市場規模將達到 22.8 億美元（IT之家備注：當前約 166.9 億元人民幣），年增長率高達 41.4%。到 2026 年，這一市場預計將進一步擴大，達到 53.3 億美元（當前約 390.16 億元人民幣）。

電動汽車、5G 通信、光伏和內存存儲等領域不斷增長的需求目前正在推動碳化硅（SiC）行業的快速增長。中國的主要參與者正在加大研發力度，以克服技術挑戰并獲得可觀的市場份額。

根據 TrendForce 的分析，目前 SiC 產業以 6 英寸基板為主，占據了高達 80% 的市場份額，而 8 英寸基板僅占 1%。向更大的 8 英寸晶圓過渡是進一步降低 SiC 器件成本的關鍵策略。隨著 8 英寸晶圓的成熟，其定價預計將是 6 英寸晶圓的 1.5 倍左右，而管芯產量是 6 英寸 SiC 晶圓的約 1.8 倍，大大提高晶圓利用率。

從行業角度來看，SiC 器件的成本結構包括襯底、外延、流片和封裝工藝，其中襯底占總生產成本的 45% 左右。

為了降低每個器件的成本，該策略圍繞著擴大 SiC 襯底和增加每個襯底的芯片數量。值得注意的是，8 英寸 SiC 襯底比 6 英寸同類襯底具有明顯的成本優勢。


碳化硅投資競賽此起彼伏

世界各地的芯片制造商都高度關注碳化硅襯底尺寸的轉變。隨著Wolfspeed成為第一家激活200mm產能的公司，其他供應商也在積極效仿，并積極尋求與全球供應鏈上下的關鍵參與者合作，以在市場上占據有利地位。

隨著大量投資公告的發布，晶圓級全球產能將很快增長。目前，世界上80%的碳化硅襯底是在美國本土生產的，這使美國在這一關鍵技術領域處于領先地位，同時希望盡可能長時間地保留這一技術。Stephen Rothrock表示：“根據我們迄今為止的計算，我們估計目前全球碳化硅晶圓廠的投資總額接近140億美元，這只是一個開始。憑借其在北卡羅來納州的新John Palmour材料工廠，Wolfspeed將把其目前的碳化硅產能增加10倍，數字令人震驚。”

作為2021年宣布未來十年對碳化硅投資10億美元的一部分，Coherent加快了在瑞典和美國擴大碳化硅襯底和外延制造的計劃，預計到2027年，其賓夕法尼亞州伊斯頓工廠的晶圓年產量將達到100萬個150mm等效襯底，其中包括200mm的批量生產。

在歐洲，Wolfspeed與ZF合作，在德國恩斯多夫建造了一座先進的200mm碳化硅晶圓廠，投資30億美元支持德國汽車行業的大規模轉型。ZF本身與意法半導體已簽署了碳化硅器件的多年供應協議，而意法半導體已從歐盟委員會獲得292.5億歐元，用于在西西里島卡塔尼亞建造一座晶圓廠。

在亞洲，英飛凌宣布計劃在馬來西亞庫林建造世界上最大的200mm碳化硅功率晶圓廠，到本世紀末可能帶來70億歐元的收入。此外，瑞薩與Wolfspeed合作執行了一項晶圓供應協議，并由瑞薩提供20億美元定金，以確保Wolfspeed對碳化硅裸片和外延片的10年供應承諾。

Yole Intelligence表示，意法半導體在過去幾年中一直在引領碳化硅器件的收入。意法半導體2022年的收入約為7億美元，目前預計2023年的收入為12億美元。緊隨其后的是全球領先的功率電子產品供應商英飛凌，其在過去兩年中實現了顯著的收入增長。


供應鏈焦點轉變

Yole Intelligence的最新研究突顯了碳化硅供應鏈瓶頸的焦點變化。大規模產能擴張不僅僅意味著供應過剩。Poshun Chiu認為：“2022年，碳化硅晶圓的大規模擴張趨勢遠大于需求。今天的最新數據講述了一個不同的故事——對使用碳化硅器件的興趣不斷增長，引發了晶圓和器件的產能擴張。”

2021年和2022年碳化硅晶圓供應短缺，導致許多非汽車應用對碳化硅晶圓的獲取有限，因為電動汽車一直是碳化硅市場的主要驅動力。碳化硅晶圓產能的擴張將于2023年爆發，從而推動碳化硅器件市場的增長。用于MOSFET和汽車應用的碳化硅晶圓將較少受到成本優化的影響。不過，質量較低的玩家將需要以降價來獲得剩余的使用率。“我們可以預期碳化硅二極管級晶圓的價格會受到更大的侵蝕；200mm晶圓將主要用于短期至中期的內部使用。”他表示。

Jean-Christophe Eloy提醒道，需要警惕的是，隨著時間的推移，碳化硅可能會成為自身成功的犧牲品。他說：“我們可以將藍寶石與藍色LED進行比較，看看平均售價大多數是怎么降低的。當時，隨著中國玩家2010年的大量產能增加，藍寶石的價格急劇下降。由于具有競爭力的價格和設備的可及性，它加速了LED在顯示器和照明中的滲透。當涉及到碳化硅時，生態系統將需要處理需求/供應和質量的差異。”

Stephen Rothrock總結道：“在我們等待《芯片法案》資助的新綠地（greenfield）晶圓廠上線的同時，ATREG預計未來幾個月將有更多200mm的傳統制造資產以及具有化合物半導體能力的制造資產轉化為大容量碳化硅制造設施，以彌補中短期所需產能的缺口。我認為可以公平地說，碳化硅在未來一段時間內仍有光明的未來。”