作為第三代半導體，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。依靠這些優(yōu)勢，SiC在新能源汽車、工業(yè)、風光儲能等領域大放異彩。但在過去，SiC的晶體生長速度慢、良率低，導致生產(chǎn)成本較高，一直限制了SiC的普及。
不過在近期據(jù)媒體報道，有業(yè)內(nèi)人士預計，未來兩年SiC芯片價格將下降達30%，原因在于越來越多的本地廠商開始獲得電動汽車認證并擴大了其制造能力。SiC芯片將一改過去嚴重依賴進口的局面，消息人士稱，到2025年，中國制造的SiC外延片將足以滿足國內(nèi)需求。
SiC價格有望下降30%
SiC作為材料發(fā)展已經(jīng)有百年歷史，自1824年瑞典科學家在實驗室中意外發(fā)現(xiàn)這一物質(zhì)以來，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，并將其應用在LED領域。
作為一種寬禁帶半導體材料，SiC具備高效率、高溫穩(wěn)定性、高電壓和電流能力與高熱導率等優(yōu)異特性。相比普通的硅，SiC的擊穿電場強度是其近10倍，熱導率是硅材料的3倍，電子遷移率也要更高，同時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域。
而真正讓SiC真正走進普羅大眾是在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。
由于特斯拉在當時新能源汽車中的地位，也帶動了后續(xù)比亞迪、吉利、小鵬、理想等廠商效仿，SiC自此開始快速普及。
但中國制造商在SiC的開發(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晶體生長的過程復雜且成本高，包括長晶過程中的能耗、時間和技術要求都很高，制造過程中可能出現(xiàn)缺陷，導致成品率較低，讓SiC市場過去呈現(xiàn)出價格高昂，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化率僅為50%。
較高的技術壁壘讓SiC市場本身呈現(xiàn)高集中度，前五大SiC廠商占有大約70%的市場份額，包括ST、英飛凌、科銳、羅姆、安森美等。
國內(nèi)相關企業(yè)奮起直追，如天岳先進、芯聯(lián)集成、士蘭微、瀚天天成、山東天承、三安光電、華潤微、新潔能、斯達半導等企業(yè)通過引進國外先進技術或自主創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，逐漸在國內(nèi)外市場中占據(jù)一席之地。
有消息人士透露，中國SiC發(fā)展勢頭迅猛，到2025年，中國制造的SiC外延片將足以滿足國內(nèi)需求。在2024年上半年，采用SiC器件的電動汽車成本也下降了15%-20%，SiC單價已經(jīng)降至與IGBT相當?shù)乃健?/p>
消息人士還表示，由于SiC價格下降將加速其普及，到2025年，當8英寸晶圓產(chǎn)能增加時，價格可能下降高達30%。
國產(chǎn)入局SiC，市場加速滲透
在新能源汽車與光伏產(chǎn)業(yè)的帶動下，SiC正迎來快速發(fā)展階段。據(jù)調(diào)研機構Yole數(shù)據(jù)，2022年SiC器件市場規(guī)模為19.7億美元，其中功率器件市場達到18億美元，2028年有望達到89億美元，CAGR高達31%。
巨大的市場自然吸引眾多企業(yè)入局，但SiC本身從生產(chǎn)到應用的全流程時間較長。以SiC的功率器件為例，從單晶生長到形成襯底要耗時1個月，再從外延生長到晶圓前后段加工完成需要耗時6-12個月，最后再上車驗證1-2年左右，因此對于SiC功率器件IDM廠商而言，想要從生產(chǎn)到轉化為收入的周期非常漫長，如果是汽車行業(yè)一般需要4-5年左右。
不過汽車產(chǎn)業(yè)從特斯拉2018年使用SiC-MOS后，開始讓眾多企業(yè)開始嘗試入局SiC產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)不少企業(yè)更是在這一階段后不久開始布局SiC市場。
企業(yè)在SiC產(chǎn)業(yè)上所涉及的環(huán)節(jié)包括襯底、外延、設計、制造、封測、器件、模組等環(huán)節(jié)，其中能夠實施量產(chǎn)的SiC襯底產(chǎn)品主要為6英寸和8英寸，更達尺寸的產(chǎn)品也具備更高的競爭力。
如作為SiC襯底供應商的天岳先進，其近期公布財報預測，預計2024年半年度實現(xiàn)營收8.8億-9.8億元，同比漲幅達100.91%-123.74%，并扭虧為盈，實現(xiàn)1億元左右的凈利潤。
而外延片上，如天域半導體計劃建設6英寸/8英寸SiC外延晶片生產(chǎn)線，預計2025年竣工并投產(chǎn)，實現(xiàn)營收8.7億元，到2028年全面達產(chǎn)產(chǎn)能100萬片/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)實現(xiàn)了6英寸SiC外延材料的投產(chǎn)。
此外，斯達半導作為國產(chǎn)IGBT模塊龍頭，也向著SiC積極布局，正計劃形成年產(chǎn)6萬片6英寸SiC芯片生產(chǎn)能力。新潔能也在持續(xù)推出SiC與GaN相關產(chǎn)品，并已開發(fā)完成1200V 23mohm-62mohm SiC MOSFET系列產(chǎn)品，新開發(fā)650V SiC MOSFET工藝平臺，用于新能源汽車OBC、光伏儲能、工業(yè)及自動化等行業(yè)，相關產(chǎn)品通過客戶驗證，并實現(xiàn)小規(guī)模銷售。
士蘭微在今年公布的財報顯示，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，預計其下半年虧損將逐步減少。
晶升股份更是國內(nèi)SiC長晶爐龍頭，其產(chǎn)品更是已經(jīng)進入到了三安光電、比亞迪半導體、天岳先進、東尼電子等客戶產(chǎn)業(yè)線中。
從2024年初以來，隨著小米汽車、華為智選S7、問界M9等多款800V碳化硅車型密集發(fā)布，預計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。據(jù)機構預測，2026年國內(nèi)SiC襯底有望達到500萬片，是2022年國內(nèi)SiC襯底產(chǎn)能的10倍。
由于SiC本身漫長的周期，目前大多數(shù)國內(nèi)相關企業(yè)仍然在進行上車驗證環(huán)節(jié)，預計要到2025年能夠實現(xiàn)規(guī)模上車，屆時將能夠看到國產(chǎn)SiC應用在國內(nèi)的新能源汽車當中。
總結
長期以來，SiC主要由國外企業(yè)所主導，國內(nèi)相關產(chǎn)品主要依賴于進口，并且由于SiC本身生產(chǎn)工藝復雜，壁壘較高，導致相關產(chǎn)品成本居高不下。此外，再加上SiC本身產(chǎn)線的周期時間較長，國內(nèi)相關企業(yè)起步較晚，因此近幾年看到國內(nèi)SiC器件緊缺的情況。不過隨著國內(nèi)企業(yè)的加速投產(chǎn)，以及技術的演進，有望在2025年看到國產(chǎn)SiC規(guī)模化量產(chǎn)，從而一舉將市場中的SiC價格“打”下來。
