碳化硅巨頭動作不斷，刺激本土企業(yè)加速追趕

近幾日，英飛凌在碳化硅合作與汽車半導(dǎo)體方面合作動態(tài)頻頻，再度引起業(yè)界對碳化硅材料關(guān)注。

1月23日，英飛凌與Wolfspeed宣布擴(kuò)大并延伸現(xiàn)有的長期150mm碳化硅晶圓供應(yīng)協(xié)議（原先的協(xié)議簽定于2018年2月）。延伸后的合作將包括一個多年期產(chǎn)能預(yù)留協(xié)議。這將有助于保證英飛凌整個供應(yīng)鏈的穩(wěn)定，同時滿足汽車、太陽能、電動汽車充電應(yīng)用、儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)τ谔蓟璋雽?dǎo)體不斷增長的需求。

據(jù)英飛凌科技首席執(zhí)行官 JochenHanebeck 消息，為了滿足不斷增長的碳化硅器件需求，英飛凌正在落實(shí)一項多供應(yīng)商戰(zhàn)略，從而在全球范圍內(nèi)保障對于150mm和200mm碳化硅晶圓的高品質(zhì)、長期供應(yīng)優(yōu)質(zhì)貨源。

此外，近日英飛凌宣布與中國企業(yè)浙江富特科技股份有限公司（以下簡稱“富特科技”）成立創(chuàng)新應(yīng)用中心。雙方將通過該中心進(jìn)一步加強(qiáng)在車載電源領(lǐng)域半導(dǎo)體技術(shù)的深度合作，為新能源汽車車載電源市場提供更高效的解決方案，持續(xù)助推功率半導(dǎo)體器件在車載電源領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)升級。

另外，1月22日，英飛凌和格芯宣布達(dá)成一項新的多年期協(xié)議，格芯將為英飛凌生產(chǎn)AURIX TC3x 40納米汽車微控制器（MCU）以及電源管理和連接解決方案。

近幾年，英飛凌幾乎與產(chǎn)業(yè)鏈上主要的SiC襯底供應(yīng)商都開展了合作，追其原因，主要是全球領(lǐng)先的SiC器件供應(yīng)商如羅姆、安森美、意法半導(dǎo)體等都已陸續(xù)買下和投資了不同的優(yōu)質(zhì)SiC襯底供應(yīng)商，建立起了企業(yè)的內(nèi)部襯底供應(yīng)。

比如安森美有GTAT，ST有Norstel，羅姆有SiCrystal。英飛凌目前便只差這一環(huán)。其實(shí)早在2016年年中，英飛凌曾有意收購SiC襯底廠商Cree旗下Wolfspeed功率和射頻業(yè)務(wù)部，但由于美國政府的反對收購失敗。從此英飛凌便不斷加強(qiáng)襯底上的合作，確保其未來需求的外部供應(yīng)。


碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈

碳化硅器件的產(chǎn)業(yè)鏈主要包括三大環(huán)節(jié)：襯底、外延和器件制造。器件制造環(huán)節(jié)又可細(xì)分為設(shè)計、制造和封測。

從工藝流程角度來看，碳化硅器件的生產(chǎn)首先由碳化硅粉末經(jīng)過長晶形成晶碇。接下來，經(jīng)過切片、打磨和拋光等步驟，得到碳化硅襯底。在襯底上通過外延生長得到外延片。最后，外延片經(jīng)過一系列工藝步驟，包括光刻、刻蝕、離子注入、沉積等，最終制造成碳化硅器件。

在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中，襯底和外延環(huán)節(jié)占據(jù)了價值的70%。碳化硅襯底的成本占整個器件的47%，外延成本占23%，兩者在碳化硅器件產(chǎn)業(yè)鏈中具有重要地位。

相比之下，后道的器件設(shè)計、制造和封測環(huán)節(jié)僅占整個器件成本的30%。

市場高度集中，產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張加速

全球碳化硅產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)明顯的行業(yè)上下游收購兼并、大廠積極布局的特征。細(xì)分來看 主要表現(xiàn)出以下三個特點(diǎn)：( 1 ) 原本的碳化硅材料廠商進(jìn)行縱向整合，向下游器件 端拓展市場。代表企業(yè)：Wolfspeed、II-VI等。(2) 傳統(tǒng)的功率大廠橫向切入碳化 硅賽道，積極布局全部或部分產(chǎn)業(yè)鏈。代表企業(yè)：意法半導(dǎo)體、英飛凌、斯達(dá)半導(dǎo) 等。(3) 其他廠商搶入碳化硅賽道， 布局部分產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)。代表企業(yè)：東尼電子、露笑科技等。

國際大廠間的收購與合作錯綜復(fù)雜，都在建立自己的產(chǎn)業(yè)陣營。在SiC器件在功率器 件市場持續(xù)滲透的背景下，獲得大批量高質(zhì)量襯底變得至關(guān)重要。為獲取到長期穩(wěn) 定有效的碳化硅襯底供應(yīng)， 海外功率大廠均在大力布局，與碳化硅襯底公司合作頻 繁，建立自己的產(chǎn)業(yè)陣營， 形式包括簽訂長期供貨訂單，或直接收購?fù)顿Y上游襯底 廠商等行為。

襯底市場高度集中， CR3占據(jù)主要份額。目前導(dǎo)電型襯底市場呈現(xiàn)出高度集中的格 局， CR3憑借出色的技術(shù)實(shí)力與突出的產(chǎn)能供應(yīng)占據(jù)全球接近90%的市場。其中 Wolfspeed一家獨(dú)大，市場占有率超過60%；II-VI和SiCrystal ( Rohm子公司)分別 占據(jù)14%、13%；國內(nèi)企業(yè)天科合達(dá)排名第五，市占率約4%。

目前碳化硅襯底市場被海外大廠牢牢占據(jù)，競爭 格局高度集中。根據(jù)英飛凌引用yole的數(shù)據(jù)，目前海外主要襯底廠商持續(xù)加大擴(kuò)產(chǎn) 力度，23-24年產(chǎn)能較20-22年實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)能約4倍的擴(kuò)充，最大產(chǎn)能將達(dá)285萬片/年(合 6寸)。但從市占率的層面來看， 相較于21年總和約90%的市場占比，預(yù)計至2024 年，海外主要襯底廠商市場份額將降至約65%，究其主要原因，和中國碳化硅襯底 企業(yè)的大力擴(kuò)產(chǎn)息息相關(guān)。

本土企業(yè)異軍突起。2021年，全球碳化硅襯底市場中，僅有天科合達(dá)占比較高，達(dá) 9%，其余企業(yè)占比均不足1%。從22年開始，本土碳化硅襯底企業(yè)進(jìn)入高速擴(kuò)產(chǎn)期， 預(yù)計至2024年，天科合達(dá)、天岳先進(jìn)、山西爍科、三安光電以及中電化合物為首的 本土公司合計總產(chǎn)能有望超過150萬片/年，市場占比合計約為35%。

碳化硅襯底市場規(guī)模快速擴(kuò)容。在海內(nèi)外企業(yè)積極擴(kuò)產(chǎn)的背景下，碳化硅襯底市場 規(guī)模將得到顯著提升，根據(jù)wolfspeed的預(yù)測，預(yù)計至2026年，全球碳化硅材料 (襯 底+外延) 市場規(guī)模將達(dá)17億美元，相較于2022年提升近2.5倍。


國內(nèi)企業(yè)加速布局

根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，全球碳化硅（SiC）市場的前五名廠商均來自歐美和日本，合計占據(jù)了市場份額的93%。值得一提的是，意法半導(dǎo)體通過與特斯拉的合作，占據(jù)了全球市場份額的40%。

海外廠商在碳化硅領(lǐng)域起步較早，進(jìn)行了全產(chǎn)業(yè)鏈的布局。在碳化硅襯底和器件環(huán)節(jié)，這些廠商擁有豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗和深厚的技術(shù)積累，形成了先發(fā)優(yōu)勢。

在導(dǎo)電型襯底方面，Wolfspeed一家獨(dú)大。而在絕緣型襯底方面，國內(nèi)企業(yè)天岳先進(jìn)成功躋身前三。

全球?qū)щ娦蚐iC襯底市場仍然被Wolfspeed、II-VI和羅姆壟斷，這三家公司的市場份額高達(dá)90%。其中，Wolfspeed一家占據(jù)了62%的市場份額，在半絕緣型襯底方面，天岳先進(jìn)市場份額約為30%，僅次于全球龍頭II-VI和Wolfspeed的35%和33%。

國內(nèi)具備先發(fā)優(yōu)勢的廠商包括天岳先進(jìn)（襯底龍頭，擴(kuò)產(chǎn)并拓展客戶）、晶升股份（長晶爐）、中芯集成（代工廠）以及斯達(dá)半導(dǎo)（器件）等。

根據(jù)英飛凌2023年5月3日發(fā)布的新聞稿，天岳先進(jìn)將為英飛凌供應(yīng)高質(zhì)量碳化硅襯底和晶棒，用于制造碳化硅半導(dǎo)體。第一階段將集中在150毫米碳化硅材料上，后續(xù)將推動英飛凌過渡到200毫米直徑的碳化硅晶圓。這一合作進(jìn)一步證明了天岳先進(jìn)在碳化硅領(lǐng)域的實(shí)力和全球影響力。

此外，在器件環(huán)節(jié)，國內(nèi)廠商正在加強(qiáng)SiC器件的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)線投資加速國產(chǎn)替代。在SiC MOS方面，三安光電、揚(yáng)杰科技、新潔能等廠商已經(jīng)開發(fā)出1200V系列產(chǎn)品，其比導(dǎo)通電阻等特性表現(xiàn)行業(yè)領(lǐng)先，達(dá)到了國際一流水平。部分廠商的車規(guī)級模塊正處于驗證階段，并已實(shí)現(xiàn)小批量出貨。

在SiC二極管方面，三安光電、華潤微、聞泰科技等廠商研制出的SiC二極管性能數(shù)據(jù)表現(xiàn)優(yōu)越，主要應(yīng)用于超高性能、低損耗和高效率電源應(yīng)用設(shè)計等領(lǐng)域。

當(dāng)前國內(nèi)廠商在SiC器件領(lǐng)域不斷加大創(chuàng)新能力，有望在全球碳化硅市場中有望占據(jù)更有競爭力的地位。