碳化硅競爭升級，中國企業施壓國際大廠

作為第三代半導體材料的典型代表，碳化硅（SiC）與硅（Si）相比，擁有更加優異的物理和化學特性，使得SiC器件能降低能耗20%以上，減少體積和重量30%~50%，可滿足中低壓、高壓、超高壓功率器件製備要求。SiC器件可廣泛應用於電動汽車、軌道交通、智能電網、通信雷達和航空航天等領域。

SiC主要用於功率器件製造，與傳統硅功率器件製造工藝不同，SiC器件不能直接在SiC單晶材料上製造，必須在導通型單晶襯底上額外生長高質量的外延材料，在外延層上製造器件。

在SiC產業鏈上，關鍵部分主要集中在上游，其中，襯底生產成本佔總成本的47%，外延片成本佔23%，合計佔SiC產業鏈總成本的70%左右。襯底製造技術壁壘很高，價值量*，既決定了上游原材料製備的方式及相關參數，也決定着下游器件的性能，是SiC大規模產業化推進的關鍵。

SiC襯底方面，6英寸產品已實現商用化，在此基礎上，國際大廠都在推8英寸產品，但距離全面商業化還有一段距離。SiC外延片方面，情況類似，6英寸產品實現商用化，也處在8英寸產品商用推廣階段。

SiC功率器件主要應用於新能源汽車、充電樁、工業場景、交通領域等，其中，新能源汽車應用佔比最高，市場份額達41.5%，由於SiC是製作高温、高頻、大功率、高壓器件的理想材料，技術也已經趨於成熟，使其成為實現新能源汽車*性能的理想選擇。目前，SiC器件在EV/HEV上主要用於功率控制單元、逆變器、DC/DC轉換器、車載充電器等。此外，光伏+儲能也是SiC功率器件的主要應用領域，佔比達23.1%。 

受汽車應用推動，尤其是EV主逆變器的需求，SiC市場在高速增長，據TrendForce統計，2023年，全球SiC功率器件市場規模約為30.4億美元。

01

SiC產業格局

按地區劃分，亞太是全球*的SiC消費市場，從企業端來看，美國、歐洲和日本相關企業在SiC行業處於*位置。

全球前五大SiC廠商佔有70%左右的市場份額（出貨量），這些廠商包括STMicroelectronics（意法半導體）、英飛凌、Wolfspeed、Rohm（羅姆）、Onsemi（安森美）、比亞迪和Mitsubishi Electric（三菱電機）等。 

美國的代表企業是Wolfspeed和安森美。Wolfspeed宣佈在美國北卡羅來納州建造一座價值數十億美元的新工廠，預計2030年完工；還在紐約州建設全球首座8英寸SiC晶圓廠，總投資達到50億美元。Wolfspeed還在積極強化與下游的合作，例如，與汽車零部件供應商採埃孚合作，投資30億美元在德國薩爾州建設晶圓廠，此外，還與梅賽德斯-奔馳合作，為其供應SiC器件。

歐洲廠商通過垂直化整合，加大擴產力度，不斷強化在該領域的競爭優勢。英飛凌宣佈投資20多億歐元，擴大在馬來西亞的SiC工廠產能，將在2024下半年投入運營。意法半導體也在大幅提高晶圓產能，計劃到2024年將SiC晶圓產能提高到2017年的10倍。

日本的羅姆將投資500億日元強化SiC生產，日本富士電機也在考慮將SiC產品的投產時間比原計劃的2025年提前一年。

最近，TrendForce發佈了一份研究報告，據統計，2023年全球SiC功率器件市場保持了強勁增長勢頭，前五大SiC供應商約佔整個市場營收的91.9%，其中，意法半導體以32.6%市佔率位居*，安森美則由2022年的第四名躍居至第二名，市場份額為23.6%，緊隨其后的是英飛凌（16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、羅姆（8%）。

目前，SiC襯底的主流產品是6英寸的，行業正在向8英寸升級，雖然8英寸襯底的加工成本有所增加，但可以提升芯片產量，8英寸SiC晶圓能夠生產的芯片數量約為6英寸的1.8倍，向8英寸轉型，是降低SiC器件成本的可行方法。同時，8英寸襯底厚度增加有助於在加工時保持幾何形狀，減少邊緣翹曲度，降低缺陷密度，從而提升良率。

由於採用8英寸襯底能夠大幅降低單位綜合成本，各大廠商都在積極佈局8英寸SiC晶圓。Wolfspeed、英飛凌、博世、安森美等廠商的8英寸晶圓量產時間集中於2024下半年~2026年，其中：Wolfspeed的8英寸產品已公佈，預計2024年第二季度產能利用率達20％以上，安森美韓國工廠在2024年正式運行，預計今年產能為去年的1.7倍，2026年產能規劃約為80萬片，英飛凌表示，今年居林廠開始量產8英寸SiC器件，預計到2027年產能約為80萬片，是2023年初的10倍。

由於亞洲，特別是東亞地區是全球SiC器件*大消費市場，同時，日本和中國的SiC生產商也在全球產業鏈中扮演着重要角色，因此，下邊將着重介紹該地區的SiC器件生產情況。

02

日本的優勢：紮實的半導體工藝技術積澱

日本半導體產業和相關企業有長年形成的製造工藝和技術積澱，在發展以SiC為代表的第三代半導體器件方面有其獨特優勢。

在日本，SiC產業鏈上的廠商還是比較多的，如羅姆、三菱電機、東芝、富士電機、瑞薩，以及中央硝子（Central Glass）、DISCO等，在全球都有着較強競爭力。

羅姆是日本*的SiC功率器件生產商，並通過其德國子公司SiCrystal生產SiC晶圓。羅姆佔據着全球10%的SiC功率器件市場，以及15%-20%的SiC晶圓市場。

羅姆計劃在2028年前投資5100億日元發展SiC產業，目標是到2030年SiC晶圓產能相比2021年提高35倍，據悉，到2025年，羅姆SiC產能將提升6.5倍。

今年6月，羅姆子公司SiCrystal宣佈，將在德國紐倫堡東北部現有工廠對面擴建廠房。據介紹，新的SiC晶圓廠將額外提供6000平方米的生產空間，並將配備*進的技術，以進一步優化SiC晶圓的生產。新工廠預計將在2026年初完工，到2027年，SiCrystal的總產能將比2024年增加約3倍。

2023年6月，羅姆與德國汽車零件大廠Vitesco Technologies簽訂了SiC功率器件的長期供應契約，在2024-2030年期間的交易額將超過1300億日元。2023年7月，羅姆宣佈收購太陽能電池生產商Solar Frontier在宮崎縣國富町的工廠，計劃將該工廠用於擴大SiC功率器件的產能，未來將成為羅姆的主要生產基地。

另一家廠商三菱電機宣佈，在2026年3月之前將之前宣佈的投資計劃翻一番，達到約2600億日元，主要用於建設新的晶圓廠，以增加SiC功率器件的產能。

2023年10月，日本汽車零組件大廠Denso和三菱電機宣佈，將分別投資5億美元，入股美國Coherent（原名II-VI）的SiC業務子公司Silicon Carbide，分別取得 12.5%股權（兩家日企合計取得25%股權）。Silicon Carbide主要從事SiC晶圓等產品的製造，於2023年4月從Coherent公司分拆出來。通過此次投資，Denso和三菱電機可實現6英寸和8英寸SiC晶圓的長期穩定採購，進一步強化用來控制電動車馬達的逆變器競爭力。

日本企業中，還有富士通半導體、日立、京瓷、新日本無線電、菲尼泰克半導體、三墾電氣、三社電氣製造、精工NPC、昭和電工、住友金屬礦山等多家涉及SiC襯底和外延片生產。

基於日本在半導體材料和設備領域的長年積累，相關企業也將其技術和工藝優勢轉移到SiC上。

最近，日本中央硝子開發出了利用含有硅和碳的溶液（液相法）來製造SiC襯底的技術。與使用高温下昇華的SiC使單晶生長（昇華法）的傳統技術相比，液相法在增大襯底尺寸和提高品質方面更具優勢。該技術可使襯底的製造成本降低10%以上，良率也會大幅度提升。

由於利用液相法制備SiC襯底較為複雜，此前該技術一直未應用在實際生產中。中央硝子運用計算化學，通過推算溶液的動態，成功量產出了6英寸SiC襯底。在此基礎上，該公司打算最早於2030年把相關技術擴展到8英寸SiC襯底的生產。

爲了讓客户採用以新技術製作的SiC襯底，中央硝子已開始與歐美大型半導體企業展開商討。中央硝子最早將於2024年夏天開始向客户提供樣品，2027～2028年實現商業化。

設備方面，日本晶圓設備製造商DISCO於2023年12月推出了新的SiC晶圓切割設備，可將切割速度提高10倍，首批產品已交付客户。

03

中國廠商給國際大廠加壓

目前，中國SiC產業處於不斷加速階段。2023年，中國SiC襯底材料出貨89.4萬片（摺合6英寸晶圓），比2022年的30萬片增長297.9%，銷售收入為36.5億元，同比暴漲221.2%。但是，總體來看，中國企業與國外廠商仍有一定差距，特別是在SiC功率器件營收方面，如芯聯集成預計其2024年SiC器件營收將增長至10億，然而，僅意法半導體一家廠商在2023年的SiC營收就達到11.4億美元（約合人民幣82.8億元）。

在SiC襯底方面，天科合達、山東天岳、山西爍科、河北同光、廣州南砂、晶盛機電等廠商已實現批量生產（或小批量生產）。其中，天科合達去年產能已達16萬片6英寸SiC晶圓，今年將開始生產8英寸產品，山東天岳預計到2026年，產能將達到30萬片6英寸晶圓。

Yole報告顯示，在2023年全球導電型SiC襯底材料市場佔有率排行中，天科合達以18%的市場份額超過美國Coherent（16%），躍居全球第二，不過仍低於WolfSpeed的33%。山東天岳則以14%的市場份額排名第四。

SiC外延片方面，東莞天域、瀚天天成、三安光電、河北普興、中電化合物等廠商已實現量產出貨，2023年SiC外延片產能達400多萬片。

SiC器件方面，芯聯集成、士蘭微、積塔半導體、基本半導體、泰科天潤、聞泰科技、揚傑科技、東微半導等企業的SiC功率器件和模塊營收持續提升。

目前，中國本土SiC襯底廠商已經具備優秀的6英寸產品量產水平，還在與歐美IDM大廠共同開發8英寸SiC技術，例如，天科合達、天岳與英飛凌合作，由天科合達、天岳提供6英寸SiC襯底材料給英飛凌進行晶圓加工，后續將共同向8英寸SiC晶圓技術過渡；三安光電與意法半導體達成合作，在重慶合資建8英寸SiC晶圓廠。

中國電動車市場的龐大需求給SiC供應鏈提供了足夠的增長空間，也給國際大廠造成了不小的壓力。由於中國企業產能大幅擴張，SiC襯底價格的下滑速度遠超過市場擴張速度。業內人士表示，中國6英寸SiC晶圓代工價格，已降至每片1200~1800美元，比兩年前每片4000美元左右的價格大幅下降。

2023年，全球SiC襯底供應量為170萬片，天科合達當年產能估計達16萬片6英寸晶圓，今年開始生產8英寸SiC晶圓。山東天岳計劃到2026年，產能將達到30萬片6英寸晶圓。

2023年初，6英寸SiC襯底價格還在1000美元左右，現在只有500多美元。不過，業內人士認為，中國的價格競爭已達極限，因為價格再往下降，中國廠商也無利可圖。

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