電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）作為第三代半導(dǎo)體材料核心，碳化硅（SiC）與其它半導(dǎo)體產(chǎn)品去庫存的市場節(jié)奏截然不同。市場中高性能碳化硅仍然持續(xù)緊缺，并且隨著新能源汽車的蓬勃發(fā)展，也帶動著碳化硅市場熱度上漲。

近期，包括羅姆、安森美、Wolfspeed、博世、三安光電、天岳先進等國內(nèi)外企業(yè)紛紛披露碳化硅項目最新進展，其中多起投資金額超百億元人民幣。就在這幾日，市場消息顯示，瑞薩電子與Wolfspeed簽署10年碳化硅晶圓供應(yīng)協(xié)議，碳化硅市場仍在持續(xù)火熱。

瑞薩與wolfspeed簽下十年大單，多家大廠擴建碳化硅

近日，日本車用芯片廠商瑞薩電子宣布與美國半導(dǎo)體制造商Wolfspeed達成晶圓供應(yīng)協(xié)議，根據(jù)簽訂的協(xié)議，瑞薩電子向Wolfspeed支付20億美元保證金，確保Wolfspeed提供10年的碳化硅裸片和外延片供應(yīng)承諾。

協(xié)議要求Wolfspeed在2025年為瑞薩電子提供6英寸（150mm）碳化硅裸晶片和外延晶片，并且協(xié)議中預(yù)計，在Wolfspeed位于北卡羅來納州的John Palmour碳化硅制造中心全面投入運營后，將向瑞薩電子供應(yīng)8英寸（200mm）碳化硅裸晶片和外延晶片。

巧合的是，就在同一天，Wolfspeed官方披露，其8英寸莫霍克谷器件工廠向中國終端客戶批量出貨碳化硅MOSFET。資料顯示，這座位于紐約州的工廠為世界上第一個和最大的8英寸碳化硅晶圓廠。

而在6月份，Wolfspeed收到了來自阿波羅全球資產(chǎn)管理公司為首的一組投資人向其提供的20億美元資金，用以支持其在美國生產(chǎn)。Wolfspeed將利用所獲得的資金擴建公司在美國已有的兩個碳化硅晶圓生產(chǎn)設(shè)施，并為捷豹、路虎等汽車廠商供應(yīng)碳化硅芯片。

據(jù)Yole預(yù)測，2021-207年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模有望從10.90億美元增長到62.97億美元，保持年均34%的復(fù)合增速。其中，車規(guī)級市場是碳化硅最主要的應(yīng)用場景，有望從2021年的6.85億美元增長至2027年49.86億美元，年復(fù)合增長率達39.2%。

因此不僅是Wolfspeed，多家大廠均在加速布局碳化硅。今年5月份，英飛凌宣布其正在推動碳化硅供應(yīng)商體系多元化，并分別與中國碳化硅供應(yīng)商天科合達和天岳先進簽訂了6英寸晶圓和晶錠的供應(yīng)協(xié)議，供應(yīng)量預(yù)計將占到英飛凌長期需求量兩位數(shù)的份額。

根據(jù)協(xié)議，兩家中國企業(yè)在第一階段側(cè)重于6英寸碳化硅材料的供應(yīng)，后續(xù)將提供200毫米直徑碳化硅材料，助力英飛凌向8英寸晶圓的過渡。

英飛凌表示，與中國碳化硅供應(yīng)商的合作，有助于保證供應(yīng)鏈的穩(wěn)定，尤其是滿足中國市場在汽車、太陽能和電動汽車充電應(yīng)用及儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)μ蓟璋雽?dǎo)體產(chǎn)品不斷增長的需求，并將推動新興半導(dǎo)體材料碳化硅的快速發(fā)展。

與此同時，英飛凌正著力提升碳化硅產(chǎn)能，以實現(xiàn)在2030年之前占據(jù)全球30%市場份額的目標。預(yù)計到2027年，英飛凌的碳化硅產(chǎn)能將增長10倍。英飛凌位于馬來西亞居林的新工廠計劃于2024年投產(chǎn)，屆時將補充奧地利菲拉赫工廠的產(chǎn)能。

此外，6月份，三安光電與意法半導(dǎo)體合作升級，斥資32億美元共建8英寸碳化硅外延、芯片合資代工廠，并計劃通過三安光電全資子公司，投入70億元建設(shè)年產(chǎn)48萬片/年的8英寸碳化硅襯底。

中電化合物也宣布與韓國Power Master簽訂了長期供應(yīng)8英寸在內(nèi)的碳化硅材料的協(xié)議，公司預(yù)計未來3年碳化硅產(chǎn)能將達到8萬片。從各大廠商密集的投資擴產(chǎn)來看，碳化硅的景氣度正在火熱上升。

8英寸碳化硅成中外廠商必爭之地

為何碳化硅如此受到廠商的青睞，與傳統(tǒng)的硅功率器件相比，碳化硅功率器件具備耐高壓、耐高溫、高頻化等特性。應(yīng)用在新能源汽車上，可以讓整車能耗更低、尺寸更小、續(xù)航更長。

從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，碳化硅涉及襯底、外延、器件設(shè)計、器件制造和封測等一系列環(huán)節(jié)，而碳化硅襯底和外延片的價值量占比超過一半，襯底成本最大，占比達47%；其次是外延成本占比為23%，成為決定碳化硅器件品質(zhì)的關(guān)鍵。

而在整個碳化硅的投資中，8英寸產(chǎn)品尤其受到熱捧，這是因為尺寸越大的碳化硅，成本越低。業(yè)內(nèi)人士透露，8英寸碳化硅的成本，可較6英寸降低63%，且邊緣浪費也會少很多。并且部分廠商認為，當前硅基器件的8英寸產(chǎn)品相對成功，他們更愿意接受8英寸碳化硅襯底。

從全球市場來看，已經(jīng)有超過15家企業(yè)展示了各自8英寸碳化硅襯底的樣品，包括Wolfspeed、羅姆、Coherent、英飛凌、ST等，并且許多企業(yè)已經(jīng)將生產(chǎn)節(jié)點提前到了今年。除了上文所提到的Wolfspeed外，如羅姆、英飛凌預(yù)計將于2023年開始量產(chǎn)8英寸碳化硅襯底，英飛凌計劃在2025年量產(chǎn)8英寸碳化硅器件；Coherent在2022年3月宣布將在美國伊斯頓大規(guī)模建設(shè)近30萬平方英尺的工廠，以擴大6英寸和8英寸SiC襯底和外延晶片的生產(chǎn)。

相比之下，國產(chǎn)碳化硅廠商基本以6英寸碳化硅晶圓為主，總體處于向6英寸加速實現(xiàn)量產(chǎn)、8英寸布局研發(fā)的階段。不過在近年來，國內(nèi)企業(yè)開始加速布局8英寸碳化硅。

比如天科合達去年便正式對外發(fā)布了8英寸襯底，產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)了小批量供貨；晶升股份也在近期于投資者互動平臺上回應(yīng)稱，公司已開始8英寸碳化硅長晶設(shè)備的批量生產(chǎn)；爍科晶體宣布實現(xiàn)了8英寸碳化硅單晶研制，攻克了大尺寸籽晶獲得難、晶體生長面臨的應(yīng)力大及晶體開裂等問題，產(chǎn)品已小批量生產(chǎn)和銷售。

晶盛機電也在前不久官方公眾號上宣布，成功發(fā)布8英寸單片式碳化硅外延設(shè)備，可兼容6&8英寸碳化硅外延，這也是繼今年2月份推出6英寸雙片式碳化硅外延設(shè)備后，不到半年再次成功推出8英寸單片式碳化硅外延生長設(shè)備。

過去碳化硅外延設(shè)備主要由意大利的LPE公司、德國AIXTRON公司以及日本Nuflare公司所壟斷，但國外龍頭的產(chǎn)能嚴重不足，Nuflare產(chǎn)能基本供給美國，LPE年產(chǎn)能約30 臺，產(chǎn)能較為有限，AIXTRON 則由于設(shè)備穩(wěn)定性問題目前未完全進入國內(nèi)供應(yīng)鏈。晶盛機電的設(shè)備，有望實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

當前在碳化硅各個環(huán)節(jié)中，國內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)出一批代表企業(yè)與研究機構(gòu)，除了上述企業(yè)以外，還有如瀚天天成、東莞天域、時代電氣、斯達半導(dǎo)體、泰科天潤、南砂晶圓、同光股份、科友半導(dǎo)體、乾晶半導(dǎo)體、中科院物理所、山東大學等，而賽微電子、三安光電、露笑科技等也在籌備相關(guān)產(chǎn)業(yè)建設(shè)。

隨著新能源汽車、AI、IoT等新興技術(shù)的發(fā)展，對碳化硅的需求也在持續(xù)上升，而更大尺寸的碳化硅不僅能顯著增加產(chǎn)量，相比6英寸，由于邊緣損耗減少，同等條件下從8英寸襯底切出的芯片數(shù)會提升將近90%。

同時這也極大節(jié)省了成本，從產(chǎn)品使用效率上看，目前6英寸和8英寸的可用面積大約相差1.78倍，成本降低63%。這點非常重要，畢竟如今的碳化硅在成本上，仍然高于傳統(tǒng)硅器件3-5倍，如果成本大幅降低，將極大推動碳化硅的普及。因此，8英寸碳化硅已經(jīng)成為廠商的必爭之地。

寫在最后

盡管在新能源車快速發(fā)展的當下，碳化硅也被帶動的快速起量，但就在數(shù)月前，馬斯克曾公開喊話稱，將在未來減少75%的碳化硅用量，也給市場潑了一盆冷水。如今來看，此舉不過是馬斯克為了向意法半導(dǎo)體施壓降低成本所做出的舉動，畢竟碳化硅實在過于昂貴。

但8英寸碳化硅的逐漸量產(chǎn)將解決這一問題，更大面積的晶圓將讓成本快速下壓。不過這并不意味著碳化硅的供應(yīng)已經(jīng)得到了解決，行業(yè)機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，目前8英寸的產(chǎn)品市占率不到2%，并預(yù)測2026年市場份額才會成長到15%左右。業(yè)內(nèi)人士認為，國產(chǎn)8英寸碳化硅將在2025年左右起量。

這意味著碳化硅市場的供需缺口可能要到2025年才能看到反轉(zhuǎn)，如果進度不及預(yù)期，其供給緊張的態(tài)勢還將維持2-3年左右。為了保障有足夠的產(chǎn)品供應(yīng)，國內(nèi)不少車廠已經(jīng)開始與相關(guān)企業(yè)進行合作，比如比亞迪投資了天科合達，三安光電跟理想汽車合資成立年產(chǎn)能240萬的碳化硅公司，小鵬汽車投資了瞻芯電子，深藍汽車與斯達半導(dǎo)組建了合資公司等。這些舉措也將進一步推動國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加強國產(chǎn)產(chǎn)品的競爭力。