SiC大戰(zhàn)拉開(kāi)帷幕，中國(guó)勝算幾何

近些年，隨著電動(dòng)汽車(chē)以及其他系統(tǒng)的增長(zhǎng)，碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體市場(chǎng)正在經(jīng)歷需求的突然激增，因此也吸引了產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)的關(guān)注。在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用進(jìn)一步成熟的趨勢(shì)下，SiC的爭(zhēng)奪戰(zhàn)正一觸即發(fā)。

碳化硅材料之殤

SiC器件成本高的一大原因就是SiC襯底貴，目前，襯底成本大約是加工晶片的50%，外延片是25%，器件晶圓生產(chǎn)環(huán)節(jié)20%，封裝測(cè)試環(huán)節(jié)5%。SiC襯底不止貴，生產(chǎn)工藝還復(fù)雜，與硅相比，碳化硅很難處理、研磨和鋸切，挑戰(zhàn)非常大。所以大多數(shù)企業(yè)都是從Cree、Rohm等供應(yīng)商購(gòu)買(mǎi)襯底。

SiC器件廣泛用于光伏逆變器、工業(yè)電源和充電樁市場(chǎng)，再加上特斯拉等新能源汽車(chē)廠開(kāi)始陸續(xù)導(dǎo)入SiC器件，導(dǎo)致SiC器件用量激增，也直接拉到SiC襯底和外延片需求量增漲。目前SiC材料產(chǎn)能十分緊缺，能否穩(wěn)定供貨是碳化硅功率產(chǎn)品很重要的產(chǎn)品屬性。

但由于碳化硅產(chǎn)業(yè)的封閉性帶來(lái)的供應(yīng)鏈壁壘一時(shí)無(wú)解。由于長(zhǎng)晶和工藝經(jīng)驗(yàn)的高度相關(guān)，Cree、Rohm、II-V等主流材料廠商的長(zhǎng)晶爐都自行設(shè)計(jì)，牢牢掌控核心長(zhǎng)晶環(huán)節(jié)的上游設(shè)備資源。新進(jìn)入者需要同時(shí)解決工藝和設(shè)備的問(wèn)題，難度不小。

所幸的是，2020年和2021年的缺芯之痛，讓下游客戶特別是汽車(chē)客戶對(duì)上游器件廠商的穩(wěn)定供貨能力會(huì)更加關(guān)注，將對(duì)IDM器件廠商會(huì)有更強(qiáng)的偏移。于是主流器件廠商紛紛找上上游材料廠商，或并購(gòu)，或簽署長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議。

SiC在半導(dǎo)體中的好處

隨著電子設(shè)備和邏輯板的市場(chǎng)進(jìn)一步增長(zhǎng)，傳統(tǒng)硅的缺點(diǎn)日益凸顯，為此設(shè)計(jì)師和制造商一直在尋找更好，更智能的方法來(lái)制造這些重要組件。

碳化硅就是這樣一個(gè)存在，由于碳化硅材料具有較大的禁帶寬度以及優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，相比傳統(tǒng)硅技術(shù)，碳化硅技術(shù)可以兼得高頻和高壓這兩個(gè)重要特性。而且相同規(guī)格的碳化硅芯片只有硅芯片十分之一大小，不僅如此，基于碳化硅技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用中，更少的散熱需求和更小的被動(dòng)元器件導(dǎo)致整個(gè)裝置的體積也大大減小。

因此碳化硅功率半導(dǎo)體在普通硅半導(dǎo)體中脫穎而出，在電子電力、光電子以及微波通訊等領(lǐng)域均有著廣闊的應(yīng)用前景。

電力行業(yè)是SiC功率半導(dǎo)體的重要市場(chǎng)之一，特別是由于其在大功率應(yīng)用場(chǎng)合中仍然有較低的功耗。以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體具有禁帶寬、熱導(dǎo)率高、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，飽和電子漂移速率高、化學(xué)性能穩(wěn)定、硬度高、抗磨損、高鍵和高能量以及抗輻射等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于制造高溫、高頻、高功率、抗輻射、大功率和高密集集成電子器件。

在光電子領(lǐng)域，SiC材料具有與GaN晶格失配小、熱導(dǎo)率高、器件尺寸小、抗靜電能力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是GaN系外延材料的理想襯底，由于其良好的熱導(dǎo)率，解決了功率型GaN-LED器件的散熱問(wèn)題，特別適合制備大功率的半導(dǎo)體照明用LED，這樣大大提高了出光效率，又能有效的降低能耗。

業(yè)內(nèi)人士指出，電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)是SiC應(yīng)用前景最廣闊的行業(yè)，SiC技術(shù)帶來(lái)的電池使用效率顯著提升以及電驅(qū)動(dòng)裝置重量和體積的縮小正是電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)最需要的。而就目前來(lái)看，工業(yè)電源行業(yè)是SiC普及和應(yīng)用率較高的行業(yè)，使用碳化硅產(chǎn)品可以顯著提升工業(yè)領(lǐng)域的電能利用效率。

SiC爭(zhēng)奪戰(zhàn)悄然打響

從產(chǎn)業(yè)進(jìn)程來(lái)看，SiC的研究經(jīng)歷了多次高峰期。但受制于工藝技術(shù)、產(chǎn)能等因素，如何平衡好性能與成本，成為SiC器件產(chǎn)業(yè)化的最重要因素。

近些年，由于電動(dòng)汽車(chē)等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)于SiC器件的需求呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，進(jìn)一步促進(jìn)了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，由此也使得上游晶圓供應(yīng)進(jìn)一步吃緊。

目前全球能夠提供穩(wěn)定SiC晶圓產(chǎn)能的也就三、四家企業(yè)，短期內(nèi)上游晶圓依舊持續(xù)缺貨，器件廠商也紛紛簽訂長(zhǎng)約以保證產(chǎn)能供應(yīng)。下游旺盛的需求，使得上游廠商紛紛拋出增產(chǎn)計(jì)劃，以爭(zhēng)奪下游訂單或保障器件的穩(wěn)定供應(yīng)。

除了上游產(chǎn)能競(jìng)爭(zhēng)之外，SiC器件領(lǐng)域的爭(zhēng)奪顯然更加激烈。包括安森美、東芝、富士電機(jī)、三菱、英飛凌、羅姆、意法半導(dǎo)體、Littelfuse、通用電氣和GeneSiC等公司都躍躍欲試。