碳化硅“狂飙”：追赶、内卷、替代

发布人：芯东西时间：2023-07-09 来源：工程师发布文章

火热的碳化硅行业终将逐渐回归理性，唯有护城河深的企业才能受到青睐。

作者 | 李晨光
编辑 | 半行观
在过去的几年，半导体市场无疑经历了巨大的波折。从缺芯潮缓解转向下游市场需求疲软，芯片行业步入下行周期。无论是终端市场的低迷，还是各类技术无法突破瓶颈的现状，以及供需关系的恶化，都掣肘了行业的进一步发展。在半导体赛道的周期性“寒冬”之下，各家企业相继采取措施，减产、缩减投资等逐渐成为行业厂商度过危机的主要方式之一。在此背景下，碳化硅（SiC）市场的建厂扩产热潮却愈演愈烈。碳化硅作为目前半导体行业的热门投资领域之一，无数成名已久的IDM大厂，Fabless新锐以及初创企业纷至沓来，试图从碳化硅价值链的各方面切入这个前景看好的半导体细分领域。
01.碳化硅全产业链提速

作为第三代半导体材料，碳化硅相较于硅材料，具有大禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射等特点，适合制造高温、高压、高频、大功率的器件。当前从光伏到新能源汽车，碳化硅下游市场需求旺盛，特别是随着电动汽车和新能源需求的持续增长，对SiC材料的需求呈现出井喷式增长的态势。国产碳化硅正在从产业化向商业化加速迈进。从产业链来看，SiC产业链条较长，涉及衬底、外延、器件设计、器件制造和封测等一系列环节，各个环节的专业性要求较强，同时对技术和资本投入的要求也很高。

▲SiC功率半导体产业链（图源：行家说三代半）

其中，碳化硅衬底和外延片的价值量占比超过一半，衬底成本最大，占比达47%；其次是外延成本占比为23%，成为决定碳化硅器件品质的关键。衬底即通过沿特定的结晶方向将晶体切割、研磨、抛光，得到具有特定晶面和适当电学、光学和机械特性的洁净单晶圆薄片，用于生长外延层，可分为半绝缘型及导电型。SiC衬底市场高度集中，全球衬底前三名是Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、Rohm。国外厂商在两类衬底市场中均占有主要份额。从半绝缘型SiC衬底市场份额来看，Wolfspeed、II-VI和山东天岳三家公司平分秋色，各占据约30%的市场份额。从导电型SiC衬底的市场份额来看，Wolfspeed占据超60%的市场份额，在SiC单晶市场价格和质量标准上有极大话语权，天科合达和山东天岳占比仅为1.7%和0.5%。外延环节主要是在碳化硅衬底上，经过外延工艺生长出的特定单晶薄膜，衬底晶片和外延薄膜合称外延片。在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）外延片，可制成微波射频器件，应用于5G通信等领域；在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层（SiC-on-SiC）制得碳化硅外延片，可制成功率器件，应用于电动汽车、新能源、储能、轨道交通等领域。SiC外延片属于行业产业链中间环节，其中，Wolfspeed、ShowaDenko呈现双寡头垄断市场，合计约占SiC导电型外延片95%的市场份额。目前国内相关外延厂商东莞天域和厦门瀚天天成等均已实现产业化，可供应4-6英寸外延片。中电科13所、55所、希科半导体等也能供应外延片，整体产能仍有较大提升空间。SiC器件环节主要负责芯片的制造，整体涉及的流程较长，以集合芯片设计、芯片制造、芯片封测等多个产业链环节于一体的IDM模式最为常见。在器件制备方面，由于材料的特殊性，器件过程的加工和硅不同，采用了高温工艺，包括高温离子注入、高温氧化以及高温退火工艺。在SiC器件市场，欧美厂商占据主要份额，90%以上份额被国外公司占据。根据Yole 2022年数据，ST占据了全球37%的市场份额，成为市场的领导者；其次是英飞凌占据19%的份额，紧随其后的是Wolfspeed，占据了16%的份额。后面依次是安森美、罗姆和三菱电机等，这些厂商共同占据了全球80%以上的SiC市场份额，与各大车企及Tier1厂商互动密切。

▲图源：yole

国内厂商在SiC功率器件领域入局相对较晚，相关企业华润微、士兰微、斯达半导、时代电气、泰科天润、安徽长飞先进、派恩杰、上海瞻芯、中电科55所及13所等正积极布局碳化硅器件。当前国内厂商仍处于发展初期，与国际巨头存在一定差距。目前SBD国内已经量产，但至少相差一代；OBC方面，国内通过车企测试的只有一两家；MOSFET方面，目前ST、英飞凌、Rohm等600-1700V SiC MOS已实现量产并达成签单出货，而国内目前SiC MOS设计已基本完成，多家设计厂商正与晶圆厂流片阶段，后期客户验证仍需部分时间，在电流密度、减薄工艺、可靠性都亟需提升，因此距离大规模商业化仍需要时间。高景气行情下，国产碳化硅市场亟待突围。整体来看，目前碳化硅材料和功率器件主要由海外企业主导，国内企业仍处于发展初期，与国际巨头存在一定差距，正在加速追赶。据方正证券测算，预计2026年全球SiC衬底有效产能为330万片，距同年629万片的衬底需求量仍有较大差距。在业内形成稳定且较高的良率规模化出货前，整个行业都将持续陷于供不应求。SiC晶圆方面，尽管今年全球经济和其他半导体材料市场普遍出现放缓，但SiC晶圆将持续强劲增长。据TECHCET发布了最新的碳化硅晶圆材料报告预计，SiC晶圆市场将在2023年进一步增长，达到107.2万片晶圆，同比增长约22%。2022-2027年的整体复合年增长率估计约为17%。

在当前全球碳化硅功率市场高景气行情下，SiC处在爆发式增长的前期，扩产放量是行业关注重点。国际大厂产能加速扩张，都在积极布局SiC市场，争先恐后加码扩产。英飞凌正着力提升碳化硅产能，以实现在2030年之前占据全球30%市场份额的目标；ST计划在2022年前将SiC器件产能扩大2.5倍，2023年实现8英寸SiC晶圆商业化生产；安森美总投资约40亿元，计划将SiC晶圆产能扩大4倍；罗姆投资计划2025年前碳化硅功率半导体营收超1000亿日元/年，产能增加至2021年时的6倍；按照Wolfspeed规划，2026年其导电型衬底的产能可能达到百万片以上...不仅国际巨头“跑马圈地”，国内企业也不甘落后，纷纷布局碳化硅，扩张产能，试图以国产替代争夺市场份额，提升产品的价值量或出货量。据《2022碳化硅（SiC）产业调研白皮书》统计，国内在建、已投产或签约的SiC晶圆线项目超过28个。虽然市场产销两旺，但我国碳化硅功率器件仍处于早期阶段，如何降低成本、稳定质量、提升良率，是国产碳化硅功率半导体大规模应用的关键。与此同时，国内外产业模式的差异，技术差距、设备挑战以及国内碳化硅器件中低端“互卷”等问题，都一一成为摆在我国碳化硅产业链发展面前的难题。
02.碳化硅“狂飙”：追赶、内卷、替代

1、Fabless还是IDM？上文提到，从产业链层面初步划分，整个SiC产业链主要分为衬底、外延、设计、器件和封装模块等。从产业模式看，与国外产业链主要以纵向多环节整合为主不同，国内产业链相对较为分散，除三安光电以及中电科下属研究所采用产业链全覆盖模式之外，更多厂商选择专注于产业链中某个特定环节，IDM企业数量相对较少。

▲碳化硅本土产业链概览（修正：基本半导体是IDM模式）（图源：广发证券）

众所周知，IDM、Fabless和Foundry分别代表着半导体芯片行业的三种运营模式，是依据其生产设计及制造能力不同而划分的。通常涉及芯片设计、制造、封测等若干环节，半导体芯片企业负责的环节不同，也就产生了不同的运营模式。在碳化硅芯片领域，目前全球的头部企业都是以IDM为主，而国内IDM厂商相对较少。对此，士兰微器件成品产品线市场总监伏友文表示，SiC产业选择IDM模式能更好的保障业务长期稳定的发展，是产业发展的重要趋势。IDM模式可有效进行产业链内部整合，设计研发和工艺制造平台开发同时开展，两者协同优化可快速识别和解决产品研发中遇到的问题，缩短产品开发周期，对研发效率、成本管控、产品质量和产能供应的稳定性等方面十分有利，帮助企业构筑核心竞争力。基于IDM模式的优势，IDM企业华润微的碳化硅产品进展顺利，去年碳化硅器件整体销售规模同比增长约2.3倍，待交订单超过1000万元，投片量逐月稳步增加。士兰微也是采用IDM模式，旗下士兰明镓在去年已实施“碳化硅功率器件芯片生产线”项目的建设，去年10月，士兰微筹划非公开发行募资65亿元，募投项目之一便是用于“年产14.4万片碳化硅功率器件生产线建设项目”，并在今年4月26日定增获上交所审核通过。士兰微董事长陈向东曾在接受采访时表示，通过发挥IDM一体化优势，士兰微碳化硅功率器件芯片量产线进展顺利，已具备月产2000片6英寸SiC芯片的生产能力，预计到今年年底SiC芯片生产能力将提升至6000片/月；士兰SiC MOS芯片性能指标已达到国际先进水平；士兰微用于汽车主驱的碳化硅功率模块已向国内客户送样，争取在今年年底前上车，同时士兰微碳化硅产品在光伏、储能、充电桩、OBC等领域也已展开全面推广。更多的厂商嗅到了SiC代工的商机。2023年5月22日，安徽长飞先进宣布其位于武汉的SiC晶圆厂正式启动，据悉该项目规模达年产36万片SiC MOSFET晶圆，包括外延、器件设计、晶圆制造、封装等，预计2025年建设完成。瞻芯电子也于2020年初启动了碳化硅芯片晶圆厂项目筹备，该工厂于2022年7月正式投片生产，标志着瞻芯电子由Fabless迈向IDM的战略转型。国内SiC功率器件的厂商大多有向IDM模式演进的趋势。但IDM模式也并非适用于任何企业。有业内人士指出，目前国内很多碳化硅厂商体量并不大，尚未实现盈利，若是大规模建厂的话，运营成本太高，对现金流的考验非常大，工艺开发的难度和客户认可度也是问题。因此，仍有一部分碳化硅厂商坚持采用Fabless的经营模式发展。实际上，如果能得到代工厂的支持，Fabless厂商在设计方面确实更具灵活性，在碳化硅MOS方面的研发进程也较快。同时，代工厂的资质也可以为其供应链可靠性背书。以芯粤能为例，其商业模式就是打造开放式Foundry平台，面向整个的市场提供代工服务，与整个产业链协同发展。芯粤能的碳化硅芯片制造项目总投资额为75亿元，建成年产24万片6英寸和24万片8英寸碳化硅晶圆芯片的生产能力，计划在2023年5月份交出首批车规级样品。芯粤能总裁徐伟表示，“在过往的两年里，硅基平台产能不足凸显，尤其是市场需求巨大的功率器件，因此需要碳化硅快速布局并加快扩产。这就需要对国内碳化硅芯片加工平台这样一个相对短板来进行补足，芯粤能目前正好踩在市场发展的节奏上。代工厂的出现让国内一众SiC参与者有了坚固的后盾和弯道超车的可能性。另一方面，考虑到新能源汽车市场的发展周期，碳化硅的需求爆发期可能就在近三年内，若是建厂首先得考虑建厂周期和设备交期，其次是从产线建好投产到稳定运行也需要花费至少3年时间，还要通过车规级认证等，耗时太久，公司就有可能错过新能源汽车市场的关键窗口期。这也是很多公司短期内坚持以fabless模式运营的原因所在。综合来看，IDM和fabless各有优势。从产业发展角度来看，业内也一直存在着IDM和Foundry模式的讨论。回顾过去的发展轨迹，可以看到国内的Foundry+Fabless模式在很多领域也能做得非常好。碳化硅也是这样，从衬底外延材料制备，到芯片代工，再到模组生产等各个领域都不断有企业崭露头角。因此，结合当前碳化硅产业的发展阶段和时间窗口等因素来看，国内IDM和Foundry+Fabless两种商业模式将会长期并存，而且各自满足终端市场不同的应用场景。2、8英寸SiC，开始冲刺成本高，一直是碳化硅器件被吐槽的弊病。因为碳化硅在生产环节存在单晶生产周期长、环境要求高、良率低等问题，碳化硅衬底的生产中的长晶环节需要在高温、真空环境中进行，对温场稳定性要求高，并且其生长速度比硅材料有数量级的差异。因此，碳化硅衬底生产工艺难度大，良率不高。这直接导致了碳化硅衬底价格高、产能低的问题。

▲SiC MOSFET和IGBT价格对比（图源：中国科学院电工研究所）

其中，衬底是碳化硅产业链的核心，也是未来碳化硅产业降本、大规模产业化的主要驱动力。因此，提高衬底良率和产能是SiC降本的核心。伏友文指出，为进一步提高生产效率并降低成本，大尺寸是碳化硅衬底制备技术的重要发展方向。近年来，碳化硅衬底正不断向大尺寸方向演进，衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯片成本就越低。目前，主流碳化硅衬底尺寸为6英寸，8英寸衬底正在成为行业重要的技术演化方向，在降低器件单位成本、增加产能供应方面拥有巨大的潜力。据Wolfspeed统计，6英寸SiC晶圆中边缘芯片占比有14%，而到8英寸中占比降低到7%。伴随着尺寸扩张带来的规模效应以及自动化产线带来的相关成本的降低，Wolfspeed预计至2024年，8英寸衬底带来的单位芯片成本相较于2022年6英寸衬底的单位芯片成本降低超过60%，这将持续推进碳化硅产品的降价，从而打开应用市场。从技术进展来看，国产碳化硅厂商基本以6英寸碳化硅晶圆为主，而Wolfspeed、ROHM、英飞凌、ST等国际碳化硅大厂已经纷纷迈入8英寸，并将量产节点提前到今年。前不久，英飞凌与国内厂商天岳先进和天科合达签约，也将助力英飞凌向8英寸碳化硅晶圆过渡。国内公司总体处于向6英寸加速实现量产、8英寸布局研发的阶段，并逐渐退出4英寸市场。根据中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟的预测，预计2020-2025年国内4英寸SiC 晶圆市场逐步从10万片减少至5万片，6英寸晶圆将从8万片增长至20万片；2025-2030年，4英寸晶圆将逐步退出市场，6 英寸增加至40万片。海通证券分析师余伟民指出，目前碳化硅衬底市场以海外厂商为主导，国内企业市场份额较小。国内尺寸迭代较海外厂商略慢一筹，但近年来发展提速明显。截至2022年11月，晶盛机电、天岳先进、天科合达、山西烁科分别宣布掌握了8英寸碳化硅衬底制备技术，但基本都还处于验证阶段，尚未实现量产或仅小规模量产。为什么国产厂商在此发展速度较慢？“8英寸碳化硅晶圆”的实现还面临哪些挑战？伏友文对此表示，尽管当前8英寸在快速发展，但实现量产的企业还只有Wolfspeed。当前国内主要集中在4英寸至6英寸生产阶段，8英寸SiC晶圆量产面临较多的难点，比如衬底制备中8英寸籽晶的研制、大尺寸带来的温场不均匀、气相原料分布和输运效率问题、高温生长晶体内部应力加大导致开裂等，以及后续外延工艺、相关的设备发展等，均需要产业上下游紧密协同来攻克挑战。伴随着SiC衬底的成熟，预计成本将进一步下降，这对于整个SiC产业而言，也是发展的必然趋势。3、国产碳化硅，上车难？降低成本也是碳化硅器件上车的关键。早在2018年，特斯拉率先在Model3的主驱逆变器里，使用基于碳化硅材料的碳化硅MOSFET，以替代传统的硅基IGBT，此举引发了行业震动。碳化硅器件凭借体积小、性能优越、节能性强，还顺带缓解了续航问题，一举成为新能源车的当红炸子鸡，一众车企后续纷纷效仿。在应用场景方面，电动汽车是碳化硅最大的下游应用市场，涉及到功率器件的应用包括电驱、OBC、DC/DC和非车载充电桩等。其中，碳化硅器件主要应用于电驱中的主逆变器，能够显著降低电力电子系统的体积、重量和成本，提高功率密度。微型轻量化的SiC器件还可以减少因车辆本身重量而导致的能耗。

中国一汽研发总院院长赵永强表示，需求驱动牵引SiC功率模块在车用领域快速推广应用与进一步升级，要求电驱系统进行SiC匹配开发。基于新能源整车需求，车规SiC功率模块封装技术向着低杂感、高散热、集成化、高可靠方向发展，主流SiC功率芯片以Wolfspeed、ST、Rohm、Infineon的沟槽栅结构为代表，批量应用前景广阔。近年来，随着新能源汽车渗透率稳步抬升的同时，头部车企对于碳化硅功率半导体试水的速度、广度和深度不断推进，碳化硅上车的呼声越来越高。据TrendForce集邦咨询数据统计， 2023年整体SiC功率元件市场规模达22.8亿美元，年成长41.4%，预计2026年SiC功率元件市场规模可望达53.3亿美元，其中车用SiC功率元件市场规模将攀升至39.4亿美元。

目前大部分的市场份额以国际品牌为主，包括Wolfspeed、ST、ON、Infineon等。同时，国外车企已与全球领先的SiC芯片企业实现了产能绑定。随着新能源汽车需求的爆发，国内车企或需提前考虑SiC的供给缺口的问题。相较于美日欧企业完整的产业链，国内碳化硅企业在技术和产能上还存在差距。那么，目前国产碳化硅器件上车进展如何？有不少下游厂商反馈，车企正在加速导入国产碳化硅衬底、外延片，上下游厂商持续合作以共同改善良率，希望构建本土供应链。

士兰微碳化硅功率器件芯片量产线进展顺利，已具备月产2000片6英寸SiC芯片的生产能力，预计到今年年底SiC芯片生产能力将提升至6000片/月；士兰 SiC MOSFET芯片性能指标已达到国际先进水平；士兰微用于汽车主驱的碳化硅功率模块已向国内客户送样，争取在今年年底前上车；

三安光电目前有7款产品通过车规级认证并开始逐步出货；

泰科天润的SiC二极管已有多年OBC应用积累，累计出货7kk；

中电科55所SiC MOSFET已搭载到一汽红旗等多家国内车企，装车量达百万辆。今年4月，中电科55所与一汽联合研发的首款750V SiC功率芯片完成流片；

瞻芯电子规划了SiC MOSFET、SBD、驱动IC三大产品线，并先后研发量产了一系列按车用标准设计的产品，其中多款已获车规级认证，并批量“上车”应用；

此外，斯达半导、华润微、基本半导体、清纯半导体等国产厂商也披露了车规级碳化硅产品进展情况，国产SiC MOSFET单管在OBC和DC-DC已经开始验证测试和小批量生产。可以看到，在量产上车方面，国内SiC器件厂商也已经开始崭露头角。多家车企及芯片企业表示，经历了多年大投入之后，今年碳化硅功率半导体将正式进入“上车”放量窗口期，产业链企业商业化落地和规模化进程或将提速。但针对市场规模最大的、投资者更看重的主逆变器领域，由于主逆变器关系到整车和人员的安全，对SiC MOSFET的性能、可靠性要求极高，国产SiC MOSFET还处于早期阶段，短时间内难以看到搭载国产SiC MOSFET的电动汽车上路。因为汽车对碳化硅材料有非常高的可靠性要求，国内很多材料还在验证中，能满足车规级要求的占比不高。但实际上，国产衬底材料近年来的进步十分明显，比如，今年4月博世与天岳先进签署长期协议；5月初英飞凌与两家国内碳化硅材料供应商签订长期供货协议，都在说明国际大厂对国产材料已经表示认同，对国内企业的成本控制将带来帮助。实际上，除了天岳先进和天科合达外，还有多家中国SiC衬底和外延厂商的产品已经被国际器件厂商所采用，未来将会有更多的国产SiC产品进入汽车供应链，有助于缓解全球SiC供应紧张问题。有业内人士指出，随着国产SiC衬底材料厂商的发展，国外SiC厂商感受到了一定的危机，据Digitimes报道，为应对来自中国竞争对手的日益激烈的竞争，欧洲、美国SiC衬底供应商对亚洲客户小幅下调价格。这也从侧面展示了中国市场的巨大潜力，反映出了国产SiC行业的迅速崛起。经过多年的积累和发展，国产SiC在材料和晶圆代工等领域已经展现出了巨大的潜力和前景。SiC仍是电动汽车制造商未来必须考虑的核心零组件，其当下所面临的困境无非是成本高及可靠性低，而一旦SiC达到性价比的“奇点时刻”，行业将迎来爆发性增长。其实在车企眼中，碳化硅器件成本高只是一个局部问题，因为在系统层面它反而可以节省成本。尽管单独看车规级碳化硅芯片的成本有所增加，但使用碳化硅器件节省的电池、被动元器件、冷却系统等系统成本，会超过增加的成本，同时使用效率和用户体验也有明显的提升。这也是未来车规级碳化硅芯片会在需求端持续高速增长的关键原因之一。4、国产SiC设备，加速崛起上文提到，降低碳化硅成本一方面通过技术创新，提高效率和良率；另一方面实现规模化生产；此外，还需要设备、材料的国产化。SiC产业各环节的技术水平很大程度上受到关键装备直接影响，设备也是决定厂商产能上限的决定性因素之一。在过去很长一段时间内，国内SiC产业严重依赖进口装备，国内企业起步较晚。近年来，在市场的需求拉动下，国产SiC装备发展迅速，部分“卡脖子”现象得到明显缓解，但许多关键瓶颈有待过关迈坎。在这一背景下，碳化硅设备产业链也在加速拥抱资本市场。从产业角度出发，如何看待当前国产设备厂商的进展和突破？伏友文表示，SiC器件产业链中主要包括衬底制备、外延生产、芯片制造、芯片封装等环节，主要工艺有单晶生长、衬底切磨抛、外延生长、掩膜沉积、图形化、刻蚀、注入、热处理、金属化等，共涉及几十种关键半导体装备。由于SiC材料高熔点、高密度、高硬度的特性，在材料和芯片制造过程中，存在一些特殊的工艺控制过程，如物理气相传输法单晶生长、衬底切磨抛加工较慢、外延生长所需温度极高且需要具备高良率目标、芯片制造过程需要高温高能设备等，这些均需要增加一些专用的设备作为支撑，如衬底材料制备中的碳化硅单晶生长炉、金刚线多线切割机设备，外延生长炉、芯片制造中的高温高能离子注入、退火激活、栅氧制备等设备。长晶设备：高质量的SiC单晶制备是整个产业链最为重要的一环，它直接影响了SiC器件的性能、可靠性和制造成本。根据《2022碳化硅（SiC）产业调研白皮书》，经过过去20多年设备研发积累, 中电科48所、北方华创、恒普科技、优晶光电、纳设、晶盛机电和季华实验室等国产设备企业已研制出4-6英寸SiC外延生长设备，并且在成膜质量、生产率、稳定性、重复性和运行维护性等指标上实现了突破，缩短了与国外设备之间的差距，有力地支撑了国产碳化硅外延的大规模量产。从整个产业链条来看，长晶设备是目前SiC国产化程度最高的环节。碳化硅晶圆制造设备：除了SiC衬底外，晶圆制造难是国产SiC MOSFET尚未应用于主驱的关键所在，未来国产SiC芯片扩产也会受到关键设备的牵制。由于SiC材料硬度高、熔点高等特性，需要一些特殊的生产设备与工艺——包括高温退火炉、高温离子注入机、SiC减薄设备、背面金属沉积设备、背面激光退火设备、SiC衬底和外延片表面缺陷检测和计量设备等。

高温离子注入机方面，国外主要厂商包括爱发科、应用材料和NISSIN等，目前国内企业烁科中科信的离子注入机在碳化硅领域实现了批量应用，设备注入能量、束流大小、注入晶片温度等技术指标与国外相差不大。离子注入后仍需进行高温退火，才可以激活注入离子。高温退火炉国外主要厂商主要包括昇先创Centrothcrm、日本真空等。目前，中电科48所、北方华创等国内企业已量产了相关设备。制备SiC器件的栅极氧化层需要高温氧化炉。国外主要设备厂商包括昇先创Centrotherm、东横化学等，当前中电科48所、北方华创等国内企业的设备也能够用于生产碳化硅器件。据《2022碳化硅（SiC）产业调研白皮书》，除了碳化硅外延、离子注入、高温氧化/激活等碳化硅专用装备外，华卓精科等国内企业在激光退火、激光划片、PVD等关键设备方面也实现了批量供货；盛美上海宣布首次获得Ultra C SiC碳化硅衬底清洗设备的采购订单，该设备兼容6英寸和8英寸，每小时可达70多片晶圆的产能，可避免薄且易碎的碳化硅衬底的碎片，国产设备市场占有率稳步提升。此外，近些年国内厂商的后道加工已在尝试使用国产切磨抛设备，通过导入激光等新的工艺，也有助于导入大尺寸的衬底制造，以降低衬底材料和器件的成本。整体来看，SiC器件产线国产设备开始连点成线，有助于进一步推动国产碳化硅芯片的高速发展。“随着SiC产业的快速发展和自主化供应需求，国内已逐步形成从设备、材料、器件到应用的全生态产业链，再加上一批积极的政策出台，有助于进一步推动产业链关键设备的自主可控、安全可靠，国产碳化硅设备成长空间巨大，而大尺寸、高效能、低损伤是未来行业设备发展的趋势。” 伏友文回答到。5、SiC内卷与国产化谜题近年来，在下游新能源汽车、光储等需求的驱动下，国内涌现出一批碳化硅相应企业，积极规划碳化硅全产业链布局。同时，资本市场已经开始采取长线策略。据不完全统计，2023年以来，国内碳化硅领域发生了22起融资案例，合计融资资金已超40亿元。设备、衬底、外延、功率器件等，融资几乎涵盖了碳化硅全产业链。无论是头部企业还是初创公司，仍在享受着资本注入带来的快速发展红利。长飞先进总裁陈重国指出，除了资本市场的支持外，相比行业巨头，国内厂商拥有以下几大优势：首先是市场优势，目前碳化硅应用市场主要在新能源汽车以及光伏行业，而这两大行业的市场一半以上都在中国，这是我们相对海外行业巨头的第一大优势。第二是政策支持，我们国家对半导体行业的支持有目共睹。近年来，为了鼓励国内半导体产业创新发展，打破国外垄断，实现技术自主，国家多部门出台了一系列支持和引导半导体行业发展的政策法规，这对促进国内半导体厂商的发展也起到了非常大的推动作用。第三是工程师优势，我国每年毕业的理工科工程师有几百万，这也是我们相比于欧美等国最大的人才优势，同时也是我们可以在短时间内快速发展壮大的原因。此外，本土厂商还存在价格优势。伏友文表示，一方面，随着国内相关产业链逐步成熟，市场规模不断增大，产品良率不断提高，本土厂商在原材料、人工、生产管理上可以控制的更低；另一方面，国产SiC产品可以避免进口产品较高的运输、关税和汇率成本。在诸多优势加持下，国产碳化硅产业发展正在加速。据不完全统计，国内“已有+在建”碳化硅产线超过100条，虽然市场需求在增长，但同时竞争也在日渐激烈。对于行业现状，有观点称，碳化硅国产化发展存在两大谜题：一方面，如果项目布局规模和投资量过大，包袱重，运营成本高，可能会导致失血过快，现金流断裂；另一方面，如果项目布局规模不够，导致规模效应不足，单位成本居高，市场竞争力不够，客户认可度不高；从而重复投资耗时耗钱，吸引不到新投资，最终被淘汰出局。对此，陈重国认为，当规模不够时，市场竞争力不强是必然的。小规模厂商不仅成本下不去，无法与大规模厂商竞争，同时也无法满足用户的产能需求，更难吸引资本市场的注意。未来随着碳化硅市场竞争格局逐渐成型，一些小规模厂商必然会被淘汰出局。但整体而言，这并不是投资量与盈亏平衡的问题，投资量大并不等于包袱重。投资与产能就好比分母与分子，分母大的话我们的分子也会大，这还会降低每一片晶圆的成本，在市场上更有竞争力，只要产品能卖出去就不存在包袱重、失血过快的问题。这里的关键其实是要慎重地做好市场评估与自我评估，也就是说让我们的实力与投资量相匹配。这些实力包括成本控制能力、产品可靠性以及强大的销售能力等，需要我们基于对自身实力的了解再去作市场评估，再去作投资，建设相匹配的规模，抢占更大的市场。还需要注意的是，本土企业在扩张过程中要提升自己的差异化优势，而不是去扎堆同质化严重的产品。有行业专家向笔者表示，未雨绸缪地避免产能盲目扩张，也是市场关注的重要方面。虽然市场都在奔着弥补市场缺口而迅速扩产，但国产碳化硅功率半导体真正有效产出、达到高质量标准的产品还不多，尤其中低端的碳化硅功率半导体存在产能过剩风险和内卷现象。半导体产业投资巨大，最终结果很可能导致某些企业倒下，如果不提早进行控制，可能带来巨大的资源浪费。伏友文指出，高速的产能扩张势必要同实际的市场需求相结合，产能扩张带来的企业压力也是巨大的，汽车芯片技术和质量门槛高，建议国内同行首先要将提升产品性能和可靠性作为发展重点，在此基础上根据市场需求，合理规划产能扩张，避免盲目投资。
03.结语

整体来看，目前碳化硅器件的国产化进展非常明显，但这不仅仅是国产替代的趋势问题，整体市场产能不足也是关键所在。碳化硅行业是一个巨大的增量市场，尤其是随着新能源汽车产业变革趋势下，碳化硅正迎来全面爆发期。目前碳化硅市场主要由国外的厂商在供，但国外厂商的产能也远远满足不了整体市场的需求，也就是说即使想要进口也面临买不到、很难买的情况，这也是国内企业可以快速入场的机会。如今，无论是上游材料、晶圆代工厂、器件、封装，国内在SiC的各个细分供应链环节都已有玩家在积极参与。但目前海外厂商在碳化硅领域仍占据先发优势，国内企业仍在起步阶段，技术不断追赶同时产能尚在爬坡。在此形势下，面对这个爆发性增长的市场机遇和产业差距，国产厂商应该如何谋划布局？陈重国认为：

三就是加快第三代半导体人才的培养，以碳化硅为代表的第三代半导体是一个非常新兴的行业，国内外相关人才都非常稀缺，必须加快自身人才的培养，这也是行业可持续发展的关键。

首先是“产能为王”，一定要加快产能的建设，让碳化硅器件的产能跟上新能源市场的需求；

二是加快主驱芯片可靠性验证工作，目前碳化硅最大的应用场景就是新能源汽车的电驱部分，而电驱对芯片的可靠性要求极高，一般对芯片的验证周期在一年半以上，因此必须抓住时间窗口，尽快通过可靠性验证工作；

随着SiC技术的不断突破和国内产业链的完善，国内SiC产业有望进一步壮大并在全球竞争中占据更有利的地位。而随着市场的起伏，火热的碳化硅行业终将逐渐回归理性，唯有护城河深的企业才能受到青睐。碳化硅的潮起潮落只是半导体细分产业供应链上无穷硝烟的一个缩影，对这个市场话语权与附加值的争夺和追赶，还远远没到结束的时候。

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碳化硅“狂飙”：追赶、内卷、替代

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