來(lái)源：中國(guó)電子報(bào)

日前，國(guó)際碳化硅大廠安森美宣布，其在捷克Roznov擴(kuò)建的碳化硅工廠落成，未來(lái)兩年內(nèi)產(chǎn)能將逐步提升。另一家碳化硅大廠Wolfspeed也表示將在美國(guó)北卡羅來(lái)納州建造一座價(jià)值數(shù)十億美元的新工廠。隨著新能源汽車(chē)的加速滲透，碳化硅技術(shù)的重要性愈發(fā)凸顯。安森美、Wolfspeed、意法半導(dǎo)體等碳化硅領(lǐng)域主導(dǎo)企業(yè)，均發(fā)表了對(duì)行業(yè)發(fā)展的積極展望，并計(jì)劃投資擴(kuò)大產(chǎn)能。碳化硅大廠間的新一輪卡位之戰(zhàn)正在展開(kāi)。

激進(jìn)的擴(kuò)產(chǎn)步伐

作為碳化硅龍頭廠商，安森美今年的擴(kuò)產(chǎn)步伐可謂激進(jìn)。9月21日，安森美在捷克Roznov擴(kuò)建的碳化硅工廠落成，未來(lái)兩年內(nèi)該廠的產(chǎn)能將逐步提升。8月份，安森美位于美國(guó)新罕布什爾州哈德遜的碳化硅工廠建成投產(chǎn)，該廠將使安森美到2022年底的碳化硅晶圓產(chǎn)能同比增加5倍。安森美還在韓國(guó)京畿道富川市投資10億美元，建立一座新的研究中心和晶圓制造廠，預(yù)計(jì)2025年投產(chǎn)。
另一家碳化硅大廠Wolfspeed公司的行動(dòng)也絲毫不慢。9月初，其宣布將在美國(guó)北卡羅來(lái)納州建造一座價(jià)值數(shù)十億美元的新工廠，預(yù)計(jì)2030年完工。此前，Wolfspeed還在美國(guó)紐約州建設(shè)全球首座8英寸碳化硅工廠，總投資達(dá)到50億美元。Wolfspeed公司首席技術(shù)官John Palmour表示，新工廠實(shí)際最終將使我們的碳化硅晶圓制造能力增加13倍。
其他碳化硅頭部企業(yè)近期亦有新的投資擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。意法半導(dǎo)體與零部件供應(yīng)商馬瑞利與達(dá)成合作，將開(kāi)發(fā)生產(chǎn)更高集成度和更高效的為車(chē)用碳化硅電力電子解決方案。SK Siltron計(jì)劃與RFHIC和Yes Power Technix合資成立一家公司，開(kāi)發(fā)碳化硅和氮化鎵半導(dǎo)體。
中國(guó)本土企業(yè)在碳化硅方面的投資熱情也非常高。天岳先進(jìn)在ICSCRM 2022會(huì)議上透露，其8英寸碳化硅襯底研發(fā)進(jìn)展順利，晶型均一穩(wěn)定，具有良好的結(jié)晶質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，天岳積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。晶盛機(jī)電也在互動(dòng)平臺(tái)表示，已成功生長(zhǎng)出8英寸碳化硅晶體。

車(chē)載、光伏空間廣闊

Wolfspeed、安森美、意法半導(dǎo)體作為碳化硅領(lǐng)域的頭部企業(yè)，其動(dòng)態(tài)是行業(yè)的重要風(fēng)向標(biāo)。這些企業(yè)的連續(xù)大手筆投資擴(kuò)產(chǎn)，反映出行業(yè)對(duì)碳化硅未來(lái)走勢(shì)的積極展望。其中，新能源汽車(chē)對(duì)碳化硅器件的旺盛需求，或是大廠不斷加碼的最大動(dòng)力。據(jù)報(bào)道，安森美出貨的90%碳化硅器件與汽車(chē)相關(guān)。TrendForce集邦咨詢表示，隨著越來(lái)越多車(chē)企開(kāi)始在電驅(qū)系統(tǒng)中導(dǎo)入碳化硅技術(shù)，2022年車(chē)用碳化硅功率元件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到10.7億美元，至2026年將攀升至39.4億美元。
一個(gè)重要因素是業(yè)界普遍看好800V高壓驅(qū)動(dòng)平臺(tái)在新能源汽車(chē)應(yīng)用中所展現(xiàn)出的良好用戶體驗(yàn)。據(jù)行業(yè)人士介紹，400V電池是當(dāng)前車(chē)載系統(tǒng)的主流規(guī)格，如果采用800V高壓驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，可使新能源汽車(chē)的充電性能大幅提升，提高電池充電速度的同時(shí)，還可以降低損耗、減輕車(chē)體重量，提高整車(chē)運(yùn)行效率，在同等電量情況下延長(zhǎng)續(xù)駛里程。
續(xù)航里程和充電速度一直是困擾新能源汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展的主要短板。采用碳化硅器件替代硅基IGBT可以有更大的冗余改善電路。安森美就表示，碳化硅器件所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)將改變電動(dòng)車(chē)的未來(lái)，如在關(guān)鍵的主驅(qū)逆變器中采用碳化硅可滿足更高功率和更低的能效、更遠(yuǎn)續(xù)航、更小損耗和更低的重量，以及向800V遷移的趨勢(shì)中更能發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。
碳化硅在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用市場(chǎng)空間也很廣闊。IEA數(shù)據(jù)顯示，2021年全球光伏裝機(jī)容量新增156.1GW，為達(dá)到2050年凈零排放，2020年-2030年的全球太陽(yáng)能光伏年均增量須達(dá)到422GW。碳化硅主要應(yīng)用于光伏逆變器?；诠杌骷膫鹘y(tǒng)逆變器成本雖然較低，卻是系統(tǒng)能量損耗的主要來(lái)源之一。碳化硅材料的擊穿電壓是傳統(tǒng)硅的十倍以上，同時(shí)具有更高的熱導(dǎo)率、更低的導(dǎo)通電阻、柵極電荷。
此外，碳化硅在軌道交通、射頻等領(lǐng)域也有廣闊市場(chǎng)。截至2021年12月，國(guó)內(nèi)已有至少8條列車(chē)線路采用了碳化硅技術(shù)。日本、歐洲的軌交牽引系統(tǒng)也大面積采用了碳化硅。2021年下半年，日本推出了搭載碳化硅車(chē)載設(shè)備、主電路設(shè)備的E131 Series 500系列列車(chē)。

突破襯底不足瓶頸

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游襯底、中游外延、下游器件制造和模塊封裝等環(huán)節(jié)。襯底材料是當(dāng)前碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。根據(jù)基本半導(dǎo)體總經(jīng)理和巍巍的介紹，碳化硅襯底生產(chǎn)比較困難，包括碳粉硅粉合成、晶體生長(zhǎng)、晶錠加工等好多細(xì)的步驟。核心的參數(shù)涉及直徑、雜質(zhì)、均勻性、彎曲翹曲以及光滑度等參數(shù)。碳化硅目前發(fā)展的痛點(diǎn)主要在于規(guī)模迅速擴(kuò)大。這也是一眾碳化硅企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)卡位的主要原因。
安森美電源解決方案集團(tuán)總經(jīng)理Simon Keeton就曾表示，捷克廠與Hudson碳化硅擴(kuò)產(chǎn)行動(dòng)一起，新增的碳化硅產(chǎn)能讓安森美得以為客戶提供至關(guān)重要的供應(yīng)保證，以滿足他們快速擴(kuò)增的碳化硅解決方案需求。事實(shí)上，近年來(lái)碳化硅功率器件一直是市場(chǎng)上的一大熱點(diǎn)，但也面臨碳化硅襯底制備條件嚴(yán)苛、生長(zhǎng)速度緩慢、良率低等瓶頸。
值得注意的是，盡管從擴(kuò)產(chǎn)情況來(lái)看，全球碳化硅業(yè)務(wù)發(fā)展如火如荼，但大規(guī)模盈利尚需時(shí)日。安森美甚至表示，在2023年上半年之前的產(chǎn)能爬坡期間，碳化硅的量產(chǎn)啟動(dòng)費(fèi)用將給公司毛利潤(rùn)率帶來(lái)1%～2%的負(fù)面影響；Wolfspeed在2022財(cái)年第四季度才實(shí)現(xiàn)首次單季度盈利0.32億美元。
不過(guò)在市場(chǎng)需求推動(dòng)下，越來(lái)越多的企業(yè)、資金投入進(jìn)來(lái)，這對(duì)于改善碳化硅器件良率，降低制造成本，有著重要的促進(jìn)作用。而隨著這些限制碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸被消除，碳化硅器件市場(chǎng)的爆發(fā)點(diǎn)也在逐步臨近。Yole Développement數(shù)據(jù)顯示，受汽車(chē)市場(chǎng)以及工業(yè)、能源和其他交通運(yùn)輸市場(chǎng)的推動(dòng)，2021年至2027年碳化硅器件市場(chǎng)正以34%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。

審核編輯 黃昊宇