電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）作為第三代半導(dǎo)體，SiC（碳化硅）相比傳統(tǒng)硅在高耐壓厚度、功率損耗、系統(tǒng)效率等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。依靠這些優(yōu)勢(shì)，SiC在新能源汽車、工業(yè)、風(fēng)光儲(chǔ)能等領(lǐng)域大放異彩。但在過(guò)去，SiC的晶體生長(zhǎng)速度慢、良率低，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，一直限制了SiC的普及。

不過(guò)在近期據(jù)媒體報(bào)道，有業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，未來(lái)兩年SiC芯片價(jià)格將下降達(dá)30%，原因在于越來(lái)越多的本地廠商開(kāi)始獲得電動(dòng)汽車認(rèn)證并擴(kuò)大了其制造能力。SiC芯片將一改過(guò)去嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面，消息人士稱，到2025年，中國(guó)制造的SiC外延片將足以滿足國(guó)內(nèi)需求。

SiC價(jià)格有望下降30%

SiC作為材料發(fā)展已經(jīng)有百年歷史，自1824年瑞典科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中意外發(fā)現(xiàn)這一物質(zhì)以來(lái)，到了1987年，科銳（Wolfspeed）制造了世界第一塊商用SiC襯底，宣布SiC正式商業(yè)化，并將其應(yīng)用在LED領(lǐng)域。

作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，SiC具備高效率、高溫穩(wěn)定性、高電壓和電流能力與高熱導(dǎo)率等優(yōu)異特性。相比普通的硅，SiC的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度是其近10倍，熱導(dǎo)率是硅材料的3倍，電子遷移率也要更高，同時(shí)能夠在更高的溫度下工作，這讓SiC更適合在新能源汽車等領(lǐng)域。

而真正讓SiC真正走進(jìn)普羅大眾是在2018年，特斯拉宣布將逆變器中使用的Si-IGBT替換為SiC-MOS，一方面由于SiC本身具有極低的導(dǎo)通電阻，在同規(guī)格下，SiC-MOS相較Si-IGBT總能量損失能降低80%左右，并且器件尺寸更小。

由于特斯拉在當(dāng)時(shí)新能源汽車中的地位，也帶動(dòng)了后續(xù)比亞迪、吉利、小鵬、理想等廠商效仿，SiC自此開(kāi)始快速普及。

但中國(guó)制造商在SiC的開(kāi)發(fā)方面起步較晚，在SiC批量生產(chǎn)商還處于早期階段，加上SiC晶體生長(zhǎng)的過(guò)程復(fù)雜且成本高，包括長(zhǎng)晶過(guò)程中的能耗、時(shí)間和技術(shù)要求都很高，制造過(guò)程中可能出現(xiàn)缺陷，導(dǎo)致成品率較低，讓SiC市場(chǎng)過(guò)去呈現(xiàn)出價(jià)格高昂，供給短缺的情況。比如成本上，SiC為Si器件的3倍左右，并且從原材料到晶圓的轉(zhuǎn)化率僅為50%。

較高的技術(shù)壁壘讓SiC市場(chǎng)本身呈現(xiàn)高集中度，前五大SiC廠商占有大約70%的市場(chǎng)份額，包括ST、英飛凌、科銳、羅姆、安森美等。

國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)奮起直追，如天岳先進(jìn)、芯聯(lián)集成、士蘭微、瀚天天成、山東天承、三安光電、華潤(rùn)微、新潔能、斯達(dá)半導(dǎo)等企業(yè)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)或自主創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，逐漸在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。

有消息人士透露，中國(guó)SiC發(fā)展勢(shì)頭迅猛，到2025年，中國(guó)制造的SiC外延片將足以滿足國(guó)內(nèi)需求。在2024年上半年，采用SiC器件的電動(dòng)汽車成本也下降了15%-20%，SiC單價(jià)已經(jīng)降至與IGBT相當(dāng)?shù)乃健?br />
消息人士還表示，由于SiC價(jià)格下降將加速其普及，到2025年，當(dāng)8英寸晶圓產(chǎn)能增加時(shí)，價(jià)格可能下降高達(dá)30%。

國(guó)產(chǎn)入局SiC，市場(chǎng)加速滲透

在新能源汽車與光伏產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下，SiC正迎來(lái)快速發(fā)展階段。據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole數(shù)據(jù)，2022年SiC器件市場(chǎng)規(guī)模為19.7億美元，其中功率器件市場(chǎng)達(dá)到18億美元，2028年有望達(dá)到89億美元，CAGR高達(dá)31%。

巨大的市場(chǎng)自然吸引眾多企業(yè)入局，但SiC本身從生產(chǎn)到應(yīng)用的全流程時(shí)間較長(zhǎng)。以SiC的功率器件為例，從單晶生長(zhǎng)到形成襯底要耗時(shí)1個(gè)月，再?gòu)耐庋由L(zhǎng)到晶圓前后段加工完成需要耗時(shí)6-12個(gè)月，最后再上車驗(yàn)證1-2年左右，因此對(duì)于SiC功率器件IDM廠商而言，想要從生產(chǎn)到轉(zhuǎn)化為收入的周期非常漫長(zhǎng)，如果是汽車行業(yè)一般需要4-5年左右。

不過(guò)汽車產(chǎn)業(yè)從特斯拉2018年使用SiC-MOS后，開(kāi)始讓眾多企業(yè)開(kāi)始嘗試入局SiC產(chǎn)業(yè)，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)更是在這一階段后不久開(kāi)始布局SiC市場(chǎng)。

企業(yè)在SiC產(chǎn)業(yè)上所涉及的環(huán)節(jié)包括襯底、外延、設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)、器件、模組等環(huán)節(jié)，其中能夠?qū)嵤┝慨a(chǎn)的SiC襯底產(chǎn)品主要為6英寸和8英寸，更達(dá)尺寸的產(chǎn)品也具備更高的競(jìng)爭(zhēng)力。

如作為SiC襯底供應(yīng)商的天岳先進(jìn)，其近期公布財(cái)報(bào)預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2024年半年度實(shí)現(xiàn)營(yíng)收8.8億-9.8億元，同比漲幅達(dá)100.91%-123.74%，并扭虧為盈，實(shí)現(xiàn)1億元左右的凈利潤(rùn)。

而外延片上，如天域半導(dǎo)體計(jì)劃建設(shè)6英寸/8英寸SiC外延晶片生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2025年竣工并投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)營(yíng)收8.7億元，到2028年全面達(dá)產(chǎn)產(chǎn)能100萬(wàn)片/年。此外，如瀚天天成、普興電子、中電化合物、南砂晶圓等多家企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了6英寸SiC外延材料的投產(chǎn)。

此外，斯達(dá)半導(dǎo)作為國(guó)產(chǎn)IGBT模塊龍頭，也向著SiC積極布局，正計(jì)劃形成年產(chǎn)6萬(wàn)片6英寸SiC芯片生產(chǎn)能力。新潔能也在持續(xù)推出SiC與GaN相關(guān)產(chǎn)品，并已開(kāi)發(fā)完成1200V 23mohm-62mohm SiC MOSFET系列產(chǎn)品，新開(kāi)發(fā)650V SiC MOSFET工藝平臺(tái)，用于新能源汽車OBC、光伏儲(chǔ)能、工業(yè)及自動(dòng)化等行業(yè)，相關(guān)產(chǎn)品通過(guò)客戶驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)小規(guī)模銷售。

士蘭微在今年公布的財(cái)報(bào)顯示，其子公司士蘭明鎵的6英寸SiC功率器件芯片生產(chǎn)線正處于爬坡階段，隨著產(chǎn)出持續(xù)增加，預(yù)計(jì)其下半年虧損將逐步減少。

晶升股份更是國(guó)內(nèi)SiC長(zhǎng)晶爐龍頭，其產(chǎn)品更是已經(jīng)進(jìn)入到了三安光電、比亞迪半導(dǎo)體、天岳先進(jìn)、東尼電子等客戶產(chǎn)業(yè)線中。

從2024年初以來(lái)，隨著小米汽車、華為智選S7、問(wèn)界M9等多款800V碳化硅車型密集發(fā)布，預(yù)計(jì)下半年將有更多車型推出，2024年SiC在新能源車中的滲透率將呈翻倍增長(zhǎng)。據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2026年國(guó)內(nèi)SiC襯底有望達(dá)到500萬(wàn)片，是2022年國(guó)內(nèi)SiC襯底產(chǎn)能的10倍。

由于SiC本身漫長(zhǎng)的周期，目前大多數(shù)國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)仍然在進(jìn)行上車驗(yàn)證環(huán)節(jié)，預(yù)計(jì)要到2025年能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模上車，屆時(shí)將能夠看到國(guó)產(chǎn)SiC應(yīng)用在國(guó)內(nèi)的新能源汽車當(dāng)中。

總結(jié)

長(zhǎng)期以來(lái)，SiC主要由國(guó)外企業(yè)所主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品主要依賴于進(jìn)口，并且由于SiC本身生產(chǎn)工藝復(fù)雜，壁壘較高，導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品成本居高不下。此外，再加上SiC本身產(chǎn)線的周期時(shí)間較長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)起步較晚，因此近幾年看到國(guó)內(nèi)SiC器件緊缺的情況。不過(guò)隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)的加速投產(chǎn)，以及技術(shù)的演進(jìn)，有望在2025年看到國(guó)產(chǎn)SiC規(guī)模化量產(chǎn)，從而一舉將市場(chǎng)中的SiC價(jià)格“打”下來(lái)。