碳化硅作為目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最熱門的賽道之一，吸引了無數(shù)成名已久的IDM大廠、Fabless企業(yè)，以及許許多多的初創(chuàng)新銳力量參與其中。紛至沓來的企業(yè)攜帶著資本、比拼著技術(shù)，試圖在碳化硅價值鏈的方方面面獲得突破，一場全球范圍內(nèi)的競爭卡位賽已然被觸發(fā)。
但在當(dāng)下，碳化硅領(lǐng)域仍以國際企業(yè)占據(jù)更大話語權(quán)，國內(nèi)企業(yè)則鋒芒初露，正在勠力追趕。
國際企業(yè)加固“護城墻”，并購、擴產(chǎn)提速
在新能源汽車、光伏、工業(yè)應(yīng)用、軌道交通等終端應(yīng)用的反推動下，碳化硅市場未來一片光明。
以新能源汽車為例，據(jù)TrendForce集邦咨詢研究，為進一步提升電動汽車動力性能，全球各大車企已將目光鎖定在新一代SiC（碳化硅）功率元件，并陸續(xù)推出了多款搭載相應(yīng)產(chǎn)品的高性能車型。隨著越來越多車企開始在電驅(qū)系統(tǒng)中導(dǎo)入SiC技術(shù)，預(yù)估2022年車用SiC功率元件市場規(guī)模將達到10.7億美元，至2026年將攀升至39.4 億美元。
有鑒于此，國際企業(yè)為固守優(yōu)勢地位，近來頻頻加大對碳化硅的布局。
一來，對優(yōu)質(zhì)標(biāo)的的并購成為當(dāng)下熱點。其中，ASM日前宣布收購LPE的所有流通股且雙方已簽署了協(xié)議；而安森美對GTAT、Qorvo對UnitedSiC的并購則已完成。
二來，與產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的合作同樣是國際企業(yè)擴大碳化硅優(yōu)勢的一大“法寶”。其中，LPE已經(jīng)與IME達成研究合作，雙方將共同開發(fā)高質(zhì)量8英寸SiC及專業(yè)外延工藝；比利時高溫半導(dǎo)體及功率模塊領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商CISSOID則與高性能電容器領(lǐng)域的龍頭NAC Group和Advanced Conversion達成了合作關(guān)系，三方將聯(lián)合開發(fā)緊湊型、優(yōu)化集成的3相SiC功率堆棧。
三來，擴產(chǎn)同樣是國際企業(yè)的一大主旋律。其中，日本富士電機計劃在2024年將下一代功率半導(dǎo)體產(chǎn)能提升至2020年的10倍左右；英飛凌預(yù)計斥資逾20億歐元，在馬來西亞居林工廠建造第三個廠區(qū)，用于生產(chǎn)碳化硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體產(chǎn)品；Wolfspeed預(yù)計其位于位于美國紐約州馬西的8英寸碳化硅晶圓廠將在2024年達產(chǎn)。
四來，下游企業(yè)也紛紛瞄準(zhǔn)上游，提前鎖定產(chǎn)能以搶占市場份額。
其中，全球功率模塊系統(tǒng)巨頭賽米控在年初就已宣布拿下德國車企的SiC功率模塊大單，具體產(chǎn)品是采用SiC MOSFET的eMPack?功率模塊。據(jù)悉，該訂單所使用的SiC器件供應(yīng)商分別是意法半導(dǎo)體和羅姆。
此外，汽車企業(yè)與碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)之間的互動趨勢也愈發(fā)頻繁，比如特斯拉與意法半導(dǎo)體、造車新勢力Lucid與Wolfspeed和羅姆、緯湃科技與英飛凌等。
中國企業(yè)窮追不舍，捷報頻傳
中國企業(yè)也不遑多讓，逐漸成為碳化硅領(lǐng)域一股不容忽視的力量。
設(shè)備方面，大族激光SiC晶錠激光切片機、SiC超薄晶圓激光切片機正在客戶處做量產(chǎn)驗證；恒普科技近日成功推出2款8英寸雙線圈感應(yīng)晶體生長爐；科友半導(dǎo)體成功研制了SiC電阻長晶爐；季華實驗室大功率半導(dǎo)體研究團隊自主研發(fā)的SiC高溫外延裝備，在提高可靠性和穩(wěn)定性的同時，成功實現(xiàn)SiC外延的快速、高質(zhì)量生長。
量產(chǎn)進度方面，三安光電目前已有超過60種碳化硅二極管產(chǎn)品進入量產(chǎn)階段；新潔能1200V新能源汽車用碳化硅MOS平臺開發(fā)順利，1200V SiC MOSFET首次流片驗證已順利完成；聞泰科技碳化硅二極管產(chǎn)品已經(jīng)出樣。
市場方面，超芯星6英寸碳化硅襯底順利進入美國一流器件廠商；天岳先進成功簽訂一份為期三年的長期協(xié)議，產(chǎn)品為6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底產(chǎn)品，合同金額高達13.93億；國基南方SiC MOSFET首次獲得新能源汽車龍頭企業(yè)大批量訂單。
此外，產(chǎn)能作為企業(yè)實力的一大表征，一直都是企業(yè)布局的重心。2022年以來，碳化硅領(lǐng)域立項、動工等消息不斷傳來。
而原有的項目也在市場需求、技術(shù)提升等帶動下，有了新的規(guī)劃。
其中，位于河北的天達晶陽碳化硅晶片項目將再投資7.31億元，建設(shè)擁有400臺套完整設(shè)備的碳化硅晶體生產(chǎn)線。屆時，該項目4-8英寸碳化硅晶片的年產(chǎn)能將達到12萬片；
時代電氣控股子公司中車時代半導(dǎo)體擬投資4.62億元，實施碳化硅芯片生產(chǎn)線技術(shù)能力提升建設(shè)項目。項目建成達產(chǎn)后，將把該公司現(xiàn)有的平面柵碳化硅MOSFET芯片技術(shù)能力提升到滿足溝槽柵碳化硅MOSFET芯片研發(fā)能力、現(xiàn)有4英寸碳化硅芯片線將提升到6英寸碳化硅芯片線、產(chǎn)能也將從1萬片/年的能力提升到2.5萬片/年。
而眾多碳化硅項目也在順利推進。其中，湖南三安半導(dǎo)體項目二期工程于7月14日正式開工。據(jù)悉，湖南三安半導(dǎo)體項目投資160億元，分兩期建設(shè)，其中一期項目已于2021年6月點亮試產(chǎn)，目前，長晶、襯底、外延、芯片車間已全線正式批量生產(chǎn)，月產(chǎn)能力2萬片；二期項目預(yù)計今年建成投產(chǎn)。
此外，芯粵能碳化硅芯片制造項目、泰科天潤碳化硅芯片量產(chǎn)線、山西天成半導(dǎo)體6英寸SiC襯底產(chǎn)線、斯達半導(dǎo)碳化硅項目等均公布了新進展，進一步為我國碳化硅產(chǎn)能貢獻力量。
結(jié)語
盡管國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈正在快速起步，但想實現(xiàn)對國際一流廠商的追趕甚至反超，仍有較長一段路要走。
其中，最大的掣肘當(dāng)屬襯底和外延。襯底和外延占整個器件成本的70%左右，因此，提升襯底和外延的良率、提高襯底的尺寸均是降低碳化硅成本的有效方式。
這主要是因為，碳化硅具有極高的技術(shù)壁壘和資金壁壘，實現(xiàn)突破需要巨大的研發(fā)投入以及長時間的人才培養(yǎng)。
然，道路阻且長，未來明可期。就目前的發(fā)展水平而言，國際廠商大多已實現(xiàn)了6英寸碳化硅襯底的穩(wěn)定供應(yīng)，部分領(lǐng)先的國際企業(yè)已進入8英寸襯底量產(chǎn)導(dǎo)入的過程；國內(nèi)廠商雖主要以4英寸碳化硅襯底為主，但6英寸領(lǐng)域的技術(shù)壁壘正在被攻破，8英寸襯底領(lǐng)域也頻繁傳來好消息。
其中，天科合達、中科院物理研究所等中國企業(yè)/科研機構(gòu)現(xiàn)已處于8英寸碳化硅襯底的研發(fā)階段；爍科晶體也在2022年1月宣布實現(xiàn)8英寸N型碳化硅拋光片小批量生產(chǎn)。
可以期待的是，在下游高景氣應(yīng)用驅(qū)動下，國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈將不斷降成本、提技術(shù)，不斷提高市場滲透率。（文：集邦化合物半導(dǎo)體 Winter）
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