碳化硅生產(chǎn)廠(chǎng)家 【芯智駕】碳化硅全球爭(zhēng)奪戰(zhàn)升級(jí)：國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商

目前，SiC最大的應(yīng)用市場(chǎng)在新能源汽車(chē)的功率控制單元、逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車(chē)載充電器等。在電動(dòng)汽車(chē)中，采用碳化硅芯片，將使電驅(qū)裝置的體積縮小為五分之一，電動(dòng)汽車(chē)行駛損耗降低60%以上，相同電池容量下里程數(shù)顯著提高。

已有多家廠(chǎng)商推出了面向混動(dòng)（HEV）或純電動(dòng)（EV）汽車(chē)充電器的SiC功率器件。除了特斯拉此前率先在其Model 3量產(chǎn)車(chē)型上使用意法半導(dǎo)體和英飛凌的SiC逆變器外，現(xiàn)代汽車(chē)也已經(jīng)宣布將在其下一代電動(dòng)汽車(chē)中使用英飛凌制造的SiC 芯片。2020年7月，國(guó)產(chǎn)品牌比亞迪新能源汽車(chē)“漢”的電機(jī)控制器中也開(kāi)始應(yīng)用比亞迪自主研發(fā)制造的SiC MOSFET模塊，法國(guó)汽車(chē)制造商雷諾則在今年6月與意法半導(dǎo)體簽署了一項(xiàng)供貨協(xié)議，將于2026 年開(kāi)始接收SiC芯片。

下游應(yīng)用的逐步爆發(fā)，倒逼上游競(jìng)爭(zhēng)卡位的加劇。從全球范圍來(lái)看，除了近期的安森美對(duì)GTAT的并購(gòu)案，去年以來(lái)國(guó)際大廠(chǎng)展開(kāi)了圍繞SiC的大手筆布局，在此之前，英飛凌、環(huán)球晶都和GTAT簽署了長(zhǎng)期合約。研究機(jī)構(gòu)Gartner的一位半導(dǎo)體行業(yè)高級(jí)分析總監(jiān)對(duì)集微網(wǎng)指出，此次安森美的收購(gòu)之舉符合行業(yè)整合和垂直整合的整體趨勢(shì)?！疤蓟枰r底的成本和產(chǎn)量將長(zhǎng)期成為第三代半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)核心碳化硅生產(chǎn)廠(chǎng)家，這也將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上游的進(jìn)一步整合并購(gòu)趨勢(shì)。”該分析師指出。

目前全球主要功率半導(dǎo)體廠(chǎng)商紛紛加大對(duì)SiC的布局投入，包括碳化硅國(guó)際標(biāo)桿企業(yè)美國(guó)科銳（Cree）公司，以及美國(guó)貳陸公司（II-VI）、日本羅姆等國(guó)際大廠(chǎng)都公布了各自的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，預(yù)計(jì)2022年前后產(chǎn)能將逐步釋放。其中，科銳預(yù)計(jì)在2024年前產(chǎn)能擴(kuò)充30倍，羅姆在2024年前產(chǎn)能擴(kuò)充16倍。此外，科銳、英飛凌、羅姆、X-Fab 等均已實(shí)現(xiàn)6英寸產(chǎn)線(xiàn)量產(chǎn)，預(yù)計(jì)2022年升級(jí)到8英寸產(chǎn)線(xiàn)?？其J目前能夠批量供應(yīng)4英寸至6英寸導(dǎo)電型和半絕緣型碳化硅襯底，且已成功研發(fā)并開(kāi)始建設(shè)8英寸產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)。意法半導(dǎo)體也于今年7月宣布制造出首批8英寸SiC晶圓片。

國(guó)內(nèi)企業(yè)在襯底、外延和器件方面均有所布局碳化硅生產(chǎn)廠(chǎng)家，包括SiC 襯底材料廠(chǎng)商露笑科技、天科合達(dá)半導(dǎo)體、山東天岳；功率器件廠(chǎng)商斯達(dá)半導(dǎo)體、華潤(rùn)微、揚(yáng)杰科技、泰科天潤(rùn)等；代工龍頭三安集成(三安光電子公司) 在過(guò)去一兩年里也有不少擴(kuò)產(chǎn)消息（見(jiàn)下圖）。

（集微網(wǎng)根據(jù)公開(kāi)信息整理，不完全統(tǒng)計(jì)）

在上游供給端加速整合的同時(shí)，各廠(chǎng)商也積極與下游廠(chǎng)商合作，綁定需求以搶占市場(chǎng)份額。東興證券在一份研報(bào)中指出，終端應(yīng)用企業(yè)與中游器件企業(yè)合作趨勢(shì)明顯，以汽車(chē)集團(tuán)牽頭的車(chē)用半導(dǎo)體推進(jìn)迅猛，第三代半導(dǎo)體正式進(jìn)入汽車(chē)供應(yīng)鏈。

公開(kāi)資料顯示，科銳分別與英飛凌、意法半導(dǎo)體、安森美等中游企業(yè)簽訂長(zhǎng)期供貨協(xié)議，以保SiC襯底供給；特斯拉的 Model 3電機(jī)控制器的逆變器中采用了意法半導(dǎo)體的SiC功率器件；德國(guó)大陸集團(tuán)子公司Vitesco Technologies將為現(xiàn)代汽車(chē)提供 800V 碳化硅逆變器；科銳和英飛凌分別與大眾汽車(chē)合作，成為其FAST項(xiàng)目SiC合作伙伴。

下游需求增長(zhǎng)遠(yuǎn)大于產(chǎn)量 中國(guó)廠(chǎng)商如何分一杯羹？

但即便全球廠(chǎng)商都在加速擴(kuò)產(chǎn)，SiC仍面臨巨大產(chǎn)能缺口，并且SiC器件的需求增長(zhǎng)明顯大于產(chǎn)量增長(zhǎng)?！坝捎赟iC的生產(chǎn)瓶頸尚未解決，原料晶柱的質(zhì)量不穩(wěn)定存在良率問(wèn)題、 SiC器件的成本過(guò)高等因素，SiC整體市場(chǎng)無(wú)法大規(guī)模普及?！辟R利氏電子中國(guó)區(qū)副總裁沈仿忠此前對(duì)集微網(wǎng)指出。

SiC產(chǎn)業(yè)鏈分為上中下游三個(gè)環(huán)節(jié)：上游包括襯底和外延片的制備；中游環(huán)節(jié)包括芯片、器件或模塊的設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)；下游環(huán)節(jié)則是終端應(yīng)用。其中襯底的加工難度最高，也是SiC產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，價(jià)值量占比也最高。器件方面，碳化硅于硅基器件的原理相似，但是在材料和制造難度上都要高于傳統(tǒng)硅基。

（碳化硅器件產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)主要參與者）

沈仿忠指出，材料和設(shè)備目前是第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的主要技術(shù)瓶頸，“就SiC來(lái)說(shuō)，目前長(zhǎng)晶圓的生長(zhǎng)速度依然很慢，而且良率較低，導(dǎo)致成本依然高企。因而成本和工藝上的突破是碳化硅等第三代半導(dǎo)體迅速導(dǎo)入的關(guān)鍵?！?/p>

據(jù)了解，碳化硅襯底的尺寸主要有2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）等規(guī)格，與硅晶圓類(lèi)似，大尺寸晶圓也是碳化硅襯底的發(fā)展方向。目前，國(guó)內(nèi)外主要企業(yè)集中生產(chǎn)4英寸、6英寸SiC襯底。碳化硅晶體的生長(zhǎng)是最難破解的關(guān)鍵技術(shù)。襯底尺寸越大，單位襯底可制造的芯片數(shù)量越多，邊緣浪費(fèi)越小，單位芯片成本越低。據(jù)悉，目前國(guó)內(nèi)主要半絕緣襯底集中在2-4英寸，導(dǎo)電型襯底從4英寸向6英寸在逐步過(guò)渡，6英寸襯底開(kāi)始規(guī)?；a(chǎn)或者開(kāi)始建設(shè)產(chǎn)線(xiàn)，2-3年內(nèi)會(huì)有大量產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，8英寸導(dǎo)電型襯底少數(shù)企業(yè)研發(fā)成功。而同時(shí)期的硅晶圓已經(jīng)由200mm(8英寸)向300mm(12英寸)進(jìn)發(fā)。這都讓SiC功率器件的量產(chǎn)面臨極大挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)顯示，目前全球SiC硅晶圓總年產(chǎn)能約在40-60萬(wàn)片。而需求端的增長(zhǎng)正呈快速上升之勢(shì)。以特斯拉Model 3主逆變器為例，需要24個(gè)電源模塊，每個(gè)電源模塊均基于兩個(gè)SiC MOSFET裸片，每輛汽車(chē)總共有48個(gè)SiC MOSFET裸片。按此估算，平均2輛特斯拉的純電動(dòng)車(chē)就需要一片150mm SiC晶圓。Wedbush證券分析師Dan Ives由此稱(chēng)，到2022年特斯拉的交付量可能會(huì)達(dá)到100萬(wàn)輛，這意味著僅特斯拉就將消耗掉全球SiC晶圓總產(chǎn)量。再疊加一系列因5G、Wi-Fi 6布局而衍生的新興應(yīng)用也會(huì)持續(xù)拉升相關(guān)SiC功率器件的需求，未來(lái)一到兩年，供應(yīng)鏈供需失衡態(tài)勢(shì)幾無(wú)懸念。

那么中國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈的機(jī)會(huì)有哪些？Gartner的上述分析總監(jiān)認(rèn)為，中國(guó)廠(chǎng)商在圍繞碳化硅襯底生產(chǎn)上正在縮短與國(guó)外差距，接下去若能在6英寸和8英寸的SiC晶圓良率和成本上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)突破是競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。半導(dǎo)體時(shí)代產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)中心出具的《2020年中國(guó)第三代半導(dǎo)體碳化硅晶片行業(yè)分析報(bào)告》顯示：2020上半年全球半導(dǎo)體SiC晶片市場(chǎng)份額，美國(guó)CREE出貨量占據(jù)全球45%，日本羅姆子公司SiCrystal占據(jù)20%，II-VI占13%；中國(guó)企業(yè)天科合達(dá)的市場(chǎng)占有率由2019年3%上升至2020年5.3%，山東天岳占比為2.6%。

同時(shí)，Gartner認(rèn)為，在SiC功率模塊上中國(guó)廠(chǎng)商也有機(jī)會(huì)，這涉及與應(yīng)用緊密結(jié)合的電子設(shè)計(jì)以及規(guī)?；慕M裝工藝，而這一層面上，產(chǎn)業(yè)鏈的配套整合更加充分可以為國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠(chǎng)商在SiC時(shí)代帶來(lái)以往不具備的發(fā)展機(jī)會(huì)。

東興證券也在研報(bào)中指出，以往國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠(chǎng)商追趕困難一個(gè)原因是沒(méi)有足夠多的試用和上線(xiàn)機(jī)會(huì)，難以用客戶(hù)的反饋和問(wèn)題來(lái)正向激勵(lì)研發(fā)。

而SiC等第三代半導(dǎo)體器件主要的應(yīng)用領(lǐng)域如新能源車(chē)、光伏和高鐵等領(lǐng)域，未來(lái)的主戰(zhàn)場(chǎng)都集中在中國(guó)，國(guó)內(nèi)功率半導(dǎo)體廠(chǎng)商也與國(guó)內(nèi)車(chē)企和家電企業(yè)等進(jìn)行了配套和產(chǎn)業(yè)合作，國(guó)產(chǎn)SiC器件逐漸導(dǎo)入終端產(chǎn)品供應(yīng)鏈，也為國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來(lái)更多試用、改進(jìn)的機(jī)會(huì)。

不過(guò)，上述Gartner高級(jí)分析總監(jiān)也指出，盡管需求龐大，但是SiC產(chǎn)業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻依舊很高，這其中包括SiC制造工藝本身的難度以及大量的資金投入，這意味著，這一領(lǐng)域依然只有少數(shù)玩家。

圖源｜網(wǎng)絡(luò)

更多重磅新聞

請(qǐng)點(diǎn)擊進(jìn)入愛(ài)集微小程序

或下載愛(ài)集微APP閱讀

點(diǎn)擊下載愛(ài)集微APP

打開(kāi)半導(dǎo)體新聞閱讀新方式

棕剛玉,鉻剛玉-泰州市明生磨料磨具廠(chǎng)是生產(chǎn)金剛砂，棕剛玉，鉻剛玉，白剛玉，綠碳化硅，黑碳化硅，拋光砂，精密鑄造專(zhuān)用砂的廠(chǎng)家，歡迎廣大客戶(hù)來(lái)電洽淡13801473268黃廠(chǎng)長(zhǎng)，誠(chéng)信老廠(chǎng)質(zhì)量保證。