全球供应商正在大力投资碳化硅（SiC）微芯片，他们斥资数十亿美元确保碳化硅芯片的库存，甚至自制碳化硅芯片。 与其他汽车公司一样，博世也认为碳化硅芯片的市场在未来几年将呈现爆炸式增长，正在加大投资扩建半导体“晶圆厂”。随着汽车电气化进程的加快，以及雄心勃勃的汽车制造商对电动汽车的生产和销量的高目标，碳化硅芯片的年增长率将达到30%。 8月8日，博世宣布与台积电、英飞凌和恩智浦半导体共同投资设立合资公司，名为欧洲半导体制造公司（European Semiconductor Manufacturing Company,简称ESMC），计划在德国德累斯顿建设晶圆厂。德累斯顿是德国重要的科研中心，被称为“德国硅谷”，拥有众多科研人员。规划中的晶圆厂预计月产能为4万片12英寸晶圆。 博世在一份新闻稿中表示，ESMC的成立标志着300NM晶圆厂的建设迈出了重要一步，以支持汽车和工业部门快速增长的产能需求。 对于博世这样的一级供应商来说，对于汽车芯片供应尤其重视，自建晶圆工厂既能保障供应安全，又能确保产品功能安全。 消除全球芯片供应担忧，必须建立汽车产业自己的芯片产业供应链。 博世之所以在4月份收购位于加利福尼亚州罗斯维尔的芯片制造商TSI半导体公司，需求激增就是一大原因。 随着芯片竞争的白热化，汽车制造商和供应商将签订更多协议以确保供应，尤其是在吸取了过去几年半导体芯片供应短缺的惨痛教训之后。碳化硅芯片制造商会继续对其生产能力进行重大投资。 博世表示，公司将斥资15亿美元升级该工厂，使其在2026年前成为美国碳化硅芯片生产中心，以满足该地区对使用碳化硅材料制造零部件的激增需求。 “我们对厂房面积和机器进行了大量投资，以满足全球客户的需求，因为每个人都希望实现电气化。”莱宁巴赫说，“如果你想认真做到这一点，就必须使用碳化硅芯片。” 这种材料并不新鲜，过去几年，汽车制造商们想方设法提高电动汽车的效率并缩短充电时间，就是为了缓解许多潜在电动汽车买家的两大担忧，碳化硅芯片已成为汽车行业的焦点。 与普通的硅（Si）芯片相比，碳化硅芯片在电动汽车逆变器中的应用具有许多优势。与硅芯片相比，碳化硅芯片在高电压下更稳定，充电速度更快，占用空间更小，效率更高，可帮助汽车制造商节省空间，延长充电时间，并将续航时间延长多达6%。 比起消费电子产品芯片，汽车作为高速移动的交通工具，车规级芯片在质量方面对安全性、可靠性和前瞻性要求极高。消费电子的的不良率要求满足200ppm（万分之二），而汽车芯片的要求是1ppm（百万分之一），实际上汽车制造商对芯片供应商的不良率要求更低。 博世半导体业务高级副总裁帕特里克·莱宁巴赫（Patrick Leinenbach）在参观罗伊特林根工厂时说：“我是在（微机电系统）蓬勃发展时开始从事半导体业务的。20多年后才再次出现繁荣景象，这正是我们在碳化硅方面所看到的。” 莱宁巴赫说：“碳化硅是无法避免的。如果你想进行电力充电，你就需要碳化硅。我不想在高速公路上给电动汽车充电三个小时。我想要一个能在10到15分钟内完成充电的超级充电器。” 博世的许多竞争对手以及全球主要半导体制造商的高管都赞同这一观点。 博世的莱宁巴赫说：“我们希望确保自己的供应链安全。我们能够生产的碳化硅芯片，为自己的内部客户服务，并且有时能够在竞争对手无法在市场上买到时提供这些零部件。” 需求激增大大促进了碳化硅微芯片制造商的业务。 博格华纳首席执行官弗雷德里克·利萨尔德（Frederic Lissalde）告诉《欧洲汽车新闻》：“与硅相比，使用碳化硅可以显著提高效率。” 2022年11月，博格华纳向北卡罗来纳州芯片制造商Wolfspeed投资5亿美元，保障半导体产能供应。作为交易的一部分，密歇根供应商每年可获得多达6.5亿美元的碳化硅芯片，以扩大其电动汽车零部件的生产。 博格华纳并不是唯一一家投资Wolfspeed的主要供应商。德国零部件供应商采埃孚和 Wolfspeed打算合作在德国建造一座耗资30亿美元的工厂，两家公司称该工厂将成为世界上最大的碳化硅芯片生产商。 Wolfspeed公司首席执行官格雷格·洛威（Gregg Lowe）在今年与分析师的一次电话会议上说：“我们很清楚，从过去几个季度采用碳化硅技术的速度来看，碳化硅技术的机遇是一代人的机遇。” 同时，洛威也表示，“碳化硅的生产在前进的道路上可能会遇到挑战，这在很大程度上是因为合成碳化硅既困难又昂贵。” “这种材料的需求量远远超过了供应量。”洛威说，“Wolfspeed的晶体生长设备是世界上最大的碳化硅设备，但其产量不足以支持对这种材料不断加速的大量需求。” 这也是各公司现在急于确保未来供应的一个因素。 汽车的开发周期比较长，一款新车型从开发到上市验证至少需要两年以上的时间，这对汽车芯片设计的前瞻性提出了很高的要求。在采购阶段，汽车芯片需要提前半年甚至一年下发采购订单，如此长的采购周期不仅使汽车制造商承受巨大的不确定性，而且使供应商面临芯片供应压力。 不久前的7月份，麦格纳国际与美国凤凰城的半导体制造商安森美（Onsemi）签署了碳化硅芯片长期供应协议。据两家公司称，麦格纳还将斥资4000万美元购买新设备，供安森美在新罕布什尔州和捷克共和国的工厂用于碳化硅芯片生产，以帮助确保未来供应。 今年6月，德国纬湃科技（Vitesco Technologies）与日本微芯片制造商罗姆（Rohm）签署了一项价值10亿美元的供应协议，该协议将在2030年之前为Vitesco提供碳化硅。 安森美表示，碳化硅业务在截至6月30日的这一季度首次实现盈利。公司首席执行官 Hassane El-Khoury在与分析师讨论第二季度财报的电话会议上表示，公司“有望”首次实现10亿美元的年收入。

盖世汽车讯 据外媒报道，日本半导体制造商罗姆（Rohm semiconductor）希望在2024年底启动其迄今为止最大的生产设施。为此，罗姆正在收购太阳能技术公司Solar Frontier在日本国富（Kunitomi）的现有工厂，此次收购预计将于2023年10月完成。 新工厂打造完成后，罗姆将进一步扩大碳化硅功率元器件的产能，并且押注于持续增长的电动汽车市场。供应链瓶颈一直是汽车行业面临的主要问题，特别是在新冠疫情开始的时候。 “汽车和工业设备市场正在进行电气化等技术革新，以减少对环境的影响并实现碳中和。因此，对半导体需求也在不断增加——特别是功率和模拟半导体。”罗姆在新闻稿中写道。 此外，罗姆预计有必要继续扩建这家工厂，并且已经为此制定了计划。“罗姆打算继续扩大产能，特别是碳化硅功率元器件的产能，并确保罗姆客户的稳定供货。” 碳化硅具有特殊的导电性能，可用于生产开关速度快、损耗低的电力电子芯片。同时，碳化硅芯片具有更强的耐热性，因此可以提高电子器件的功率密度。得益于这些特点，碳化硅电子元器件的转换损耗比传统硅（Si）更低。 换句话说，碳化硅电子元器件可以让电动汽车电池储存更多的能量，从而可以增加续航里程，或者说，在续航里程相同的情况下，可以实现更小、更轻、更便宜的电池。 近期，罗姆与纬湃科技签署了碳化硅功率元器件的长期供货合作协议。根据该合作协议，双方在2024年至2030年间的交易额将超过1300亿日元。罗姆的客户还包括Lucid Motors，双方去年签署了碳化硅半导体供应协议。

碳化硅行业迎来一笔大单。 全球碳化硅衬底市占率第一的Wolfspeed与瑞萨电子5日宣布，已签署为期10年的碳化硅晶圆供应协议 。 根据协议，Wolfspeed将在2025年向瑞萨供应6英寸碳化硅衬底与外延片；且公司北卡罗来纳州厂全面运作之后，将向瑞萨供应8英寸碳化硅衬底与外延片。 瑞萨已向Wolfspeed 支付了20亿美元的定金 ，用于确保6英寸/8英寸碳化硅晶圆的供应，并支持Wolfspeed在美国的产能扩张计划。 这项协议将有助于推进碳化硅在汽车、工业和能源领域的应用。 受此消息影响，当地时间7月 5日， Wolfspeed大幅高开，盘中一度涨超22%，最终收涨11.02%，报62.99美元/股。 10年长单的背后，离不开终端应用需求上涨。例如，碳化硅近期正加速“上车” 。 近期上市的小鹏G6搭载了800V碳化硅高压平台；理想汽车也研发了800V高压平台和5C电池，并推出动力系统易四方平台，而易四方平台全系列车型标配碳化硅电控。 位于产业链中游的 德国汽车零部件制造商纬湃科技（Vitesco）也在近期签下两项碳化硅产品采购长单 ： 6月下旬， 其与罗姆签下碳化硅功率器件长期合作协议，双方在2024-2030年间的交易额将超过1300亿日元（约合9亿美元） 。纬湃科技将在逆变器中集成罗姆的碳化硅半导体，并应用于电动汽车动力系统。 5月31日， 安森美也与纬湃科技宣布了一项碳化硅产品10年期供应协议，协议价值19亿美元 。纬湃科技将向安森美提供2.5亿美元投资，用于采购碳化硅生产相关设备，以提前锁定后者的碳化硅产能。 另外，6月7日， 三安光电与意法半导体宣布，将携手成立一家合资制造厂，大规模量产8英寸碳化硅产品 ，建设总额预计为32亿美元，预计2025年完成阶段性建设并逐步投产，2028年达产，规划达产后生产8英寸碳化硅晶圆10000片/周。 总体而言，虽说目前碳化硅MOSFET价格相比于硅IGBT价格仍然较高，但碳化硅功率器件在耐压等级、开关损耗和耐高温性方面具备明显优势。新能源汽车已成为碳化硅功率器件最主要的市场。 在目前各大主流车厂积极布局800V电压平台的背景下，券商认为碳化硅的性价比突出，市场前景广阔，而配套的直流充电桩市场将进一步加速碳化硅需求增长。 与此同时，光伏、储能等也是碳化硅的新应用场景。碳化硅功率模块可使逆变器转换效率提升至99%以上，能量损耗降低30%以上，同时具备缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低系统散热要求等优势。国泰君安预计，2026年光伏用第三代半导体市场空间将接近20亿元，五年CAGR超过30%。另外，随着可再生能源发电占比提高以及智能电网的应用，储能系统与电力电子变压器进一步拓宽了碳化硅的市场。 据《科创板日报》不完全统计，A股碳化硅相关厂商包括： 天岳先进具备碳化硅衬底制备全流程核心关键技术，已与英飞凌、博世集团等加强合作； 三安光电 与意法半导体携手成立一家合资制造厂，大规模量产8英寸碳化硅产品； 合盛硅业2万片宽禁带半导体碳化硅衬底及外延片产业化生产线项目已通过验收； 斯达半导SiC芯片研发及产业化项目顺利开展，使用公司自主芯片的车规级SiC-MOS模块预计2023年开始向客户批量供货； 德龙激光碳化硅晶锭激光切片技术已完成工艺研发和测试验证，并取得头部客户批量订单； 晶盛机电成功研发出8英寸单片式碳化硅外延生长设备，可实现掺杂均匀性4%以内的外延质量，可兼容6、8寸碳化硅外延生产； 晶升股份已形成8-12英寸28nm制程以上半导体级单晶硅炉、6英寸碳化硅单晶炉量产销售。

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。 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。 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，成为市场的领头羊;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。 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。 碳化硅“狂飙”：追赶、内卷、替代 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 写在最后 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。

4月26日，极氪智能科技宣布和半导体厂商安森美签署长期供应协议（LTSA），进一步深化双方在碳化硅功率器件领域的合作关系。 根据协议，安森美将为极氪提供EliteSiC碳化硅（SiC）功率器件，以提高极氪产品的能效，从而提升性能，加快充电速度，延长续航里程。 极氪将采用安森美的M3E 1200V EliteSiC MOSFET，以配合品牌不断扩大的高性能纯电车型的产品阵容，实现更强的电气和机械性能及可靠性。该碳化硅功率器件能够提供更高的功率和热能效，从而减小车内主驱逆变器的尺寸与重量，并提高续航里程。 碳化硅是第三代半导体材料，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、高导热率、高抗辐射等特点。 2018年，特斯拉率先在Model 3上应用碳化硅，开启了碳化硅“上车”的风潮。在国内企业中，比亚迪汉、唐四驱等旗舰车型上已使用碳化硅模块，蔚来旗下ET7、ES7、ES8、EC7等车型也已经用上碳化硅电驱系统，小鹏旗下G9亦采用了碳化硅器件。 在电动汽车中，碳化硅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，降低电池成本、提高功率密度。另外,碳化硅替代硅可以减少逆变器80%的能量损失,碳化硅芯片还擅长散热,减少汽车冷却系统负担。有数据统计，碳化硅能带来每辆车500-1000美元的成本节约。当下整车架构正朝800V高压方向迈进的当下，碳化硅对于电动汽车汽车来说更是重要。 TrendForce集邦咨询一项调研报告中预测，碳化硅功率器件的前两大应用为新能源汽车与再生能源领域，占碳化硅功率器件整体市场产值约67.4%和13.1%。 在市场格局方面，由于碳化硅对工艺要求非常高，全球碳化硅市场主要被意法半导体、罗姆、安森美等国际大厂垄断。当前新能源汽车对碳化硅需求庞大，几大头部厂商都在迅速扩展碳化硅半导体产能，比如意法半导体总裁兼CEO让-马克·奇瑞（Jean-Marc Chery）今年年初就公开表示，将投资约40亿美元，用于扩产300mm晶圆厂和增加碳化硅制造能力，包括实施基板计划。 意法半导体8英寸碳化硅晶圆样品 图片来源：意法半导体 安森美也表示2022-2023年在碳化硅方面的资本支出会达到总收入的12%-20%，其中75%-80%用于碳化硅产能扩张。 不过，作为新一代的半导体材料，碳化硅在工艺、良率和产能方面都还不太成熟，产能低、价格高，即便厂商都在扩产，还是存在供不应求的情况。安森美就曾表示，未来五到十年，碳化硅市场还会是较为紧缺的状况，不会出现产能过剩的情况。 为保证产品供应，不少主机厂就会直接与芯片原厂签订长期供货协议（LTSA），保证在未来的一段时间内以某个规定的价格和数量供应一些确定型号的芯片产品。 在绑定国际大厂的同时，相关企业也在推动碳化硅供应链国产化。 蔚来汽车功率半导体设计团队负责人、高级总监李道会此前介绍称，蔚来今年要发布几款新车，已公布的新型ES8和EC7都是用碳化硅模块。目前在车上直接用的是国外生产的模块，没有充分发挥碳化硅器件的性能。蔚来已经建立了开发碳化硅器件的能力，也在电驱方面建立了全套自主开发和量产能力，希望最终由国产的芯片供应商来完成相关碳化硅器件的供应。 一些车企已经准备自研自产碳化硅，包括比亚迪、东风汽车、吉利、长城、理想等。其中，长城汽车今年宣布，旗下芯动半导体第三代半导体模组封测项目举行了奠基典礼，该项目以开发第三代功率半导体SiC模组及应用解决方案为目标，规划车规级模组年产能120万套，最快今年年底投入量产。 理想的功率半导体研发生产平台也在苏州启动建设，预计2024年正式投产，最终目标是240万只碳化硅的年生产能力。

“充电5分钟，续航200公里。”相信是绝大多数电动车主的补能梦，尤其是经历过长假出游后更有体会。 究其原因无外乎几点：充电桩供不应求；充电效率较低；布局不合理、进小区难等矛盾突显。 要知道，近年来中国新能源汽车技术快速迭代，以及新能源汽车保有量迈过千万规模，每月仍以数十万辆速度扩充的当下，“补能”已成为限制电气化转型的短板。 更遑论在盖世汽车研究院的预判中，我国新能源汽车或将在2025年突破年销千万规模，由此对补能提出更高要求。 800V甚至更高电压快充成发展方向 “电动汽车充电技术不单单只是在中国，在全球，在未来都能看到具有快速发展和成长的空间。” 安富利亚太地区市场营销与传播副总裁曹跃泷先生表示。 安富利预测2021年至2028年，全球电动汽车充电桩市场的年均复合增长率预计将达到35%。 聚焦中国，根据中国充电联盟最新数据显示，截至2023年2月，联盟内成员单位总计上报公共充电桩186.9万台，其中直流充电桩79.6万台、交流充电桩107.2万台。从2022年3月到2023年2月，月均新增公共充电桩约5.5万台，预计2023年将增至958.4万台，实现车桩比3：1。 可即便如此增幅，依然难以满足日益高涨的补能需求。 在此背景下，“当电压达到800V甚至更高电压，给70kW或者100kW的电动汽车充电时，只需20分钟便可以充满80%的电量，将是一个发展方向。”安富利华东区销售总监王航如是认为。 聚焦到充电枪等充电设备上，他进一步指出，“从3kW一直到现在正在开发的350kW，甚至到未来更大的750kW、1000kW，都将成为可能。” 事实上，早在2021年，广汽埃安、小鹏汽车等车企便相继发布超快充技术，寄望以此打消当下消费者对于电动汽车充电、续航的焦虑。所涉及的技术，无一例外都与800V平台相关。 欧阳明高院士也曾在多个场合呼吁，解决充电的后顾之忧，需要更大功率的快充技术，超级快充是大势所趋，行业需要推进电动汽车采用800V甚至更高的电压平台架构。 碳化硅大规模上车仍为时尚早 从字面上来看，400V升800V高压平台不过是更改下数字，但落地于技术开发与应用却是一项“牵一发而动全身”的系统工程。 电压的升高，意味着整车及充电设备都需要满足在800V甚至更高电压下正常工作，相关元器件的重新开发、电池模组安全性的提升以及半导体器件线路的改变都将带来一个又一个难点。 由此，耐压等级高、开关频率范围宽的第三代功率半导体碳化硅的应用被寄予厚望。 要知道，随着SiC Mosfet的应用，其本身导通功耗由Si基IGBT的22W下降至10W；开关损耗则较Si基IGBT下降74%，体现到整车上将可带来10%-15%的续航提升。 “从长远来看，对整体的系统成本降低很有好处，我们非常看好包括碳化硅在内的第三代半导体在新能源车和充电领域的应用。”王航表示。 但就现阶段而言，在他看来，碳化硅刚刚进入汽车市场，还没有办法享受到规模效应，由于产能扩充需要较长时间，供应比较吃紧，目前最大的挑战是价格高昂。 基于此，安富利预测，到2027年，全球范围内在牵引逆变器中使用了宽禁带晶体管的电动汽车数量或从2019年接近5万辆增长到160万辆。 安富利，不止于代理分销 提及安富利（Avnet），于汽车产业内而言或许并不陌生。作为一家国际知名的电子元器件分销商，其进入汽车电子领域较早，且布局广泛，在智能驾驶、域控制器、智能网关、电驱、智能座舱等领域都已进行大量投入和技术积累，在充电领域，尤其是快充技术方面进行了深入布局。 “事实上，安富利不只是一家元器件分销商，我们正致力于打造一个生态系统，电子元器件不过是其中最基础的部分。”王航如是向盖世汽车介绍道。 作为一家百年企业，安富利拥有丰富的供应链资源，可以提供领先、专业、全套的供应链服务。以及广泛的生态系统，依托丰富的原厂、OEM客户及合作伙伴，以及强大的产业链整合能力，能够为客户提供端到端的一站式解决方案。 一般来说，一个电子硬件产品会经历开发、量产、拓展三个阶段，其中每个阶段上有许多环节，复杂而繁琐。王航透露：“安富利可以在每个阶段提供相应的技术支持、解决方案支持和供应链服务。” 如此生态背后，需要强大且创新的工程师团队。据介绍，安富利在全亚洲拥有四百多位专业工程师，他们会在前端给客户提供技术支持。此外，安富利在整个亚洲部署了设计工程师（AE），他们在背后完成了许多优质的方案，提供一些更深度的技术支持。得益于此，安富利的团队本身会接触当地不同领域的技术需求，支援当地的工程师的需求。 “我们希望我们的客户可以通过安富利的生态系统，让他的产品能够更快更好更合规的推向市场。”王航如是说。

“我们下一代平台将减少75%的碳化硅。”总市值超6000亿美元的特斯拉，日前在投资者活动日上的只字片语，一度带崩相关板块。当前，该话题带给市场的冲击仍在。 随后，A股不少相关上市公司已就上述情况进行回应。 特斯拉此举究竟是“王炸”还是“虚惊一场”，碳化硅产业发展前景又将如何？ 记者通过进一步采访多位国内半导体产业投资人、碳化硅相关企业、行业分析人士获悉，特斯拉的“惊语”尚未脱离碳化硅产业发展基本路径，以及特斯拉商业化策略、平台工程方案改进的基本逻辑。 ▍碳化硅还“香”吗？剖析特斯拉减用计划的逻辑与路径 特斯拉计划减用碳化硅后，市场中也出现了多种“声音”：有观点认为，特拉斯或将弃用碳化硅而选择氮化镓；也有人猜测，特斯拉要用回硅基IGBT。 针对上述情况， 记者试图向特斯拉方面了解更多信息与进展，但截至昨日19时尚未获得相关回应。 而在此前，特斯拉动力系统工程副总裁柯林·坎贝尔曾在投资者日活动上，提及散热问题的紧迫性，并指出改善及减少碳化硅使用的技术方向。他表示，特斯拉开发了定制化模块封装技术，相较于市面上的碳化硅功率模块产品，“这种封装的散热能力提升了两倍左右，这意味着模块封装中的碳化硅晶片要小很多”。 江西新能源科技职业学院新能源汽车技术研究院院长张翔表示，“相较于传统硅材料方案，碳化硅材料性质更匹配高压平台，具备耐压能力强、效率高、体积小等优势，当前仍是新能源车电驱动方案的最优选择。” 从技术角度来看，对于特斯拉下一代驱动单元减少75%碳化硅的应用逻辑， 有布局SiC业务的企业管理者分析表示，“可能是SiC芯片面积持续微缩（同样电流能力用更小的芯片）、封装技术持续演进（更强的散热能力）、SiC芯片良率进一步提升（减少SiC材料的浪费）、SiC/IGBT混合拓扑的应用（SiC轻载效率高，IGBT重载性价比突出）等多方面的工程化持续提升的累计结果。” 从产业方面来看， 云岫资本合伙人兼CTO赵占祥分析表示，特斯拉目前宣布了在某些车型中对碳化硅的使用减少75%，“这可以看成传达的潜台词是向碳化硅产业表示，目前价格太贵，且有效产能太小。” “特斯拉是最早拥抱碳化硅的车企，也是想在未来的电动汽车中广泛使用碳化硅。但是，目前碳化硅主流的企业扩产速度达不到特斯拉的需求。”赵占祥介绍，以头部碳化硅衬底厂商Wolfspeed为例，此前在8寸衬底上投入了很多精力，但是良率仍然不达预期，所以不得不重新开始增加6寸衬底的产能，导致供货时间延误。 当前，碳化硅衬底供需颇为紧张，全球面临着“缺衬底”的待解难题。根据云岫资本的测算，未来三年市场面临当前产能三倍的碳化硅衬底缺口。 在赵占祥看来，特斯拉推进新方案的原因，还是在于当前碳化硅的产能不足和价格偏高的问题。“对于碳化硅的企业来说，现在依然是处于产能扩张和技术发展的上升期；中长期来看，拥抱SiC趋势并不会受到影响。” “如果中国企业积极参与碳化硅全产业链，提升良率的同时积极扩产，为市场提供更多的供货量，不断降低碳化硅的使用成本，则有助于车企继续大规模使用碳化硅。”赵占祥如是说。 不少业内人士也表达了相似观点。其中， 有半导体领域投资人士分析表示，“碳化硅是一种新的半导体材料，从材料原理上来讲，具备更好的耐高压能力和频率切换能力，使得它从材料本质上来讲有更佳性能。但因为目前成本相对较高，大家使用得较少。当前碳化硅产业链里相关参与方均在加码投入，最终使得碳化硅芯片的成本得以迅速下降。” ▍碳化硅热度如何？二级市场虽被“吓坏”，一级市场投资火热 尽管特斯拉下一代驱动单元将减少75%碳化硅消息传出后，一度带崩相关板块，天岳先进、东尼电子、晶盛机电、乾照光电等概念股应声“跳水”。但事实上，第三代半导体对新能源汽车、工业及通信等科技产业的战略意义重大，世界各个国家和地区均在努力推进相关发展工作。 如：欧洲的SPEED计划、MANGA计划，美国的SWITCHES计划、NEXT计划，日本的新一代功率电子项目等，均意在通过政府资助、企业加强投资等方式推动新一代化合物半导体落地。 而早在2016年，中国“十三五”规划中就将碳化硅列入重点项目，随后科技部、发改委等四部门又将碳化硅衬底技术列入重点突破领域。同时，中国亦在大力推动碳化硅行业发展，国资不断支持国内厂商立项融资。 数据显示，2022年至今，碳化硅领域一级市场累计完成73起投资。其中，国资LP方面，来自深圳、苏州、上海和杭州的国资机构尤为活跃，并倾向于投资支持本地的碳化硅相关企业的融资发展。 如：深创投投资天狼芯、苏州高新投布局博志金钻、杭州金投加码六方碳素等。 值得一提的是，在已披露融资基金的企业中，所融资金额最大的案例系今年2月完成12亿元融资的天域半导体。在该轮融资中，投资方为：海富产业基金、粤科鑫泰股权投资基金、南昌工业控股、嘉元科技、招商资本、乾创投资。 完成上述融资后，天域半导体也成为半导体领域的“超级独角兽”。目前，该公司正进行A股上市辅导，向二级资本市场发起冲击。 此外，百识电子、爱仕特亦获得了3亿元左右的大额融资。 图片来源：财联社创投通 除国有背景资方外，最受瞩目的还有来自汽车领域的产业资本。 数据显示，在碳化硅领域出手最频繁的车企当属比亚迪。 2022年至今，其与上汽集团共同投资了瞻芯电子、天域半导体，并加码了邑文电子C+轮融资。 小鹏汽车与旗下风投平台星航资本战略投资了瞻芯电子；广汽资本加码了基本半导体；吉利控股与博原资本投资了芯聚能半导体。 宁德时代也对碳化硅有所布局，其于去年6月投资了SiC衬底企业重投天科，半导体龙头韦豪创芯则投资了SiC功率器件领域的青禾晶元。 图片来源：财联社创投通 数据显示，在专业投资机构中，对碳化硅赛道出手最多的是毅达资本。在过去一年多的时间里，其接连投资了百识电子、宽能半导体、致瞻科技、德智新材。 与此同时，蓝驰创投，光速中国、云晖资本、软银中国、红杉资本等明星机构，也出现在碳化硅企业的投资人名单中。 ▍特斯拉减用计划或面临一定考验，碳化硅有望打开更大想象空间 特斯拉减少下一代驱动单元碳化硅器件的使用，除应对市场碳化硅供应不足以及随之带来的量产成本问题，该公司也有通过创新模块封装技术、减少碳化硅器件使用等方式，升级换代驱动平台，优化散热、耐高温、稳定性等工程化问题。 需要注意的是，特斯拉计划减用碳化硅或将面临着一定考验。 有业内人士分析认为，特斯拉或将调整碳化硅芯片面积、器件数量、封装方案以获得工程化能力提升。 云岫资本合伙人兼CTO赵占祥分析表示，“整体来看，特斯拉是在有意识地控制碳化硅的节奏，希望把需求放得更长久。尽管特斯拉提出的技术可实现性尚未确认，第三代平台距离车型量产还有验证周期，但当前特斯拉所有的系统架构都是按照SiC的原生适配性进行设计，即使没有更换SiC的技术平台，也需要对现有2*24的SiC模块架构做较大改变，对特斯拉也需要一定时间窗口做到车型量产。” “（特斯拉举措）应该不会对行业带来太大影响，且对上游材料布局影响有限。” 有布局SiC业务的企业管理者分析表示，“不管用多少SiC，新能源汽车和新能源其他行业对大功率、高能效、高功率密度的SiC解决方案的刚需是必然持续的趋势，其他相关企业依然对SiC保持极大的兴趣与需求。” 上述布局SiC业务的企业管理者预测：SiC的未来发展空间依然巨大，在接下来5-10年之内，SiC MOSFET成本有望与Si IGBT和超结MOS持平，SiC MOSFET的高效率或让SiC进一步蚕食Si功率器件的市场。 “目前制约SiC发展的因素依然是单晶生长和衬底片加工，以及大功率SiC MOSFET产品的良率和可靠性的进一步改进，但这些因素都已经在规模化应用的大背景下，持续演进，并且已经在加速发展了。” 当前，碳化硅不仅在新能源汽车领域被导入应用，在光伏、通信等市场也有望打开更大想象空间。 据东芝半导体披露，将IGBT替换为碳化硅MOSFET，额定运行期间每个器件的损耗可降低约41%。自2018年起，特斯拉、比亚迪、蔚来等车企纷纷开始用碳化硅功率器件部分替代IGBT。 鲸平台智库专家、大菲资本董事总经理张力表示，“碳化硅的主要逻辑是作为碳化硅MOSFET替代IGBT，过去因为硅材料的性质，在高铁、电网、风电等超高压领域，以及新能源汽车逆变器这些中高压领域，只能用IGBT。但现在碳化硅MOSFET不仅能用、而且好用。” “等碳化硅在汽车领域进行快速迭代后，还有光伏、风电等更大的市场。”张力预计，到2027年市场规模将增至62.87亿美元，年化增速至少有30%。 据碳化硅行业全球龙头厂商Wolfspeed的数据和预测，汽车领域碳化硅器件市场规模明显更高，但工业能源领域、射频领域的高增长亦不容忽视。 具体来看，受新能源汽车及发电、电源设备、射频器件等需求驱动，2026年碳化硅器件市场规模有望达89亿美元，其中用于新能源汽车和工业、能源的SiC功率器件市场规模为60亿美元，用于射频的SiC器件市场规模为29亿美元。 在云岫资本合伙人兼CTO赵占祥看来，特斯拉对于碳化硅技术的动态变化，或将更快推动碳化硅产业向更低价格，并有望结合更多有效产能发展。“对于其他重要领域，如：光伏、储能、电网等都将带来重要影响。” 赵占祥表示：“从不同行业的渗透节奏来看，800V与碳化硅相拥而来推动新能源汽车2023年成为第一大爆发市场，1500V时代下降本增效需求推动光伏成为第二大阵地。2025年，预计碳化硅方案成本降至硅基器件的1.5-2倍，光伏及储能等市场也会开始大量采用碳化硅MOSFET。” 从应用场景来看，赵占祥预测，碳化硅在终端的渗透节奏为：在电动汽车的使用或将从高中端乘用车向低端乘用车下探；或将从乘用车向商用车以及特种车发展；并有望向更大的工业及消费产业发展。

特斯拉(TSLA.US)在当地时间周三举办的投资者日提到，计划在下一代汽车动力系统中大幅减少碳化硅晶体管的使用，这导致部分芯片制造商的股价在周四下挫。 在投资者日演示会上，特斯拉动力系统工程负责人Colin Campbell上台展示了该公司计划如何在保持高性能和转化效率的同时降低汽车动力系统的成本。Campbel透露：“在我们的下一代动力系统中，我提到的碳化硅晶体管是关键部件，但这一部件价格昂贵，(因此)我们找到了一种方法，可以在不影响汽车性能或效率的情况下减少75%的使用量。” 由于投资者担心特斯拉的举动将成为汽车行业的先兆，相关芯片制造商股价下挫，其中安森美半导体(ON.US)和意法半导体(STM.US)股价均下跌约2%，Wolfspeed(WOLF.US)下跌约7%。 与此同时，Campbel表示，特斯拉的新动力系统将采用不含任何稀土金属的电机，这也导致向汽车制造商提供钕的稀土材料生产商MP Materials(MP.US)股价下跌约11%。 不过，Campbell没有透露特斯拉的下一代动力系统何时能够大批量生产并用于该公司的汽车，也没有具体说明目前在这些晶体管上投入了多少资金。出席此次活动的高管也没有透露任何有关“下一代”特斯拉电动汽车(一些分析人士将其称为Model 2)的确切细节。 据了解，由碳化硅晶体管制成的芯片广泛用于电动汽车。据美国电气与电子工程师学会(IEEE)介绍，一般来说，与硅晶体管制成的芯片相比，碳化硅晶体管制成的芯片耐热性更好，寿命更长，能效更高。 虽然美国银行分析师认为，特斯拉的声明“值得注意，但为时过早”。但分析师们也承认，“如果这是真的，这种技术进步可能会对碳化硅材料行业(Wolfspeed、Coherent(COHR.US)、罗姆)以及相应器件领域(安森美半导体、意法半导体，英飞凌)构成重大风险”。 不过，他们补充道，“更便宜的(碳化硅芯片)可能会推动全球电动汽车的采用，因此供应商在碳化硅使用量方面的损失可能会被总销量的增加部分抵消。” New Street Research分析师普遍同意这一观点，并在周四的一份报告中写道，特斯拉的声明对芯片制造商来说实际上是一件好事，因为他们预计电动汽车行业内外的需求都将保持高位。 他们在谈到特斯拉的声明时写道，“新传动系统的逆变器将使用混合结构”，该架构混合了硅晶体管和碳化硅晶体管，让两种类型的晶体管一起工作，以处理特斯拉汽车中的峰值负载(主要是在车辆加速期间)。“这种混合架构仅适用于新平台，即低成本、小型、低性能的汽车，不会用于现有车型(S、X、3、Y)或Cybertruck”。 另外，New Street Research预计，价格较低的下一代特斯拉汽车不会“在2025年或2026年之前批量生产”。 富国银行分析师维持Wolfspeed和安森美半导体“增持”评级，Wolfspeed目标价为110美元，安森美半导体目标价为95美元。 富国银行分析师在周四的一份报告中援引市场分析公司Yole Group的话称，由于汽车制造商的强劲需求，近期碳化硅芯片供应链仍将保持紧张。他们表示，每一家成长中的电动汽车制造商都将寻求在控制成本的同时扩大规模，但在短期内，他们将更加关注为新车型确保碳化硅芯片的供应，其中许多新车型将在今年和明年推出。

当地时间12日，英飞凌宣布， 正在扩大与碳化硅（SiC）供应商合作，已与Resonac签署一份新采购合作长单 ，补充并扩大了双方2021年签订的合同。 Resonac前身为昭和电工，由昭和电工株式会社与昭和电工材料株式会社（原日立化成）于2023年1月1日合并而来。而 昭和电工是全球最大的碳化硅外延片供应商 ，且已量产6英寸碳化硅衬底，8英寸碳化硅外延片样品也已出货。 根据本次协议，Resonac将为英飞凌供应碳化硅材料，用于生产碳化硅半导体。英飞凌并未透露此次协议涉及的材料金额或数量，不过其表示，Resonac供应的材料所生产的碳化硅半导体， 占英飞凌对未来十年需求量的两位数份额 。 初期，Resonac主要供应6英寸碳化硅材料，之后其将协助英飞凌向8英寸晶圆过渡。而英飞凌则将向Resonac提供碳化硅材料技术的相关技术专利。 为何扩大SiC材料采购规模？ 英飞凌首席采购官Angelique van der Burg表示，碳化硅需求正在迅速增长，公司正对此展开筹备。目前， 英飞凌碳化硅半导体全球客户已超过3600个 。公司也正在扩产碳化硅产能，其位于马来西亚Kulim的新厂预计将于2024年投产。英飞凌 目标到2027年增长10倍碳化硅半导体产能，在2030年取得30%市场份额 。 值得注意的是，近期碳化硅领域已传出多个订单消息，除英飞凌之外： 东尼电子子公司东尼半导体与下游客户T签订《采购合同》，2023-2025年，共需向该客户交付90万片6英寸碳化硅衬底； 安森美在CES展出的EliteSiC中，碳化硅功率模块已被起亚汽车选中用于EV6 GT车型； 奔驰也已与Wolfspeed建立战略合作伙伴关系，后者将为奔驰供应碳化硅功率半导体。 为何碳化硅如此受欢迎，需求又来自何处？ 主要是新能源 ——英飞凌表示，未来几年内，碳化硅在可再生能源发电及储能、电动汽车及相关基础设施的商业机会巨大。 意法半导体也强调了汽车对碳化硅的需求之旺盛。该公司表示，“ 现在的新车，只要能用碳化硅的地方，便不会再用传统功率器件 ”。自意法半导体开始量产碳化硅产品以来， 车规碳化硅器件出货量已超过1亿颗 。 券商预计，到2025年，全球碳化硅器件市场规模有望达74.3亿美元。2025年前，供需将持续趋紧，本土化将留有一定的发展窗口期。 而在产业链中，衬底是最为核心的一个环节。海通证券指出，衬底环节是产业链的价值高地，而衬底行业的发展也是未来碳化硅产业降本、大规模产业化的主要驱动力。另据方正证券测算，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。