作者： 王珍 樊雪寒

　　[ 據統計，今年以來，碳化硅領域已發生超15起融資事件，2023年5月以來，先后有粵海金半導體、希科半導體、瀚薪科技、長飛先進等完成融資。 ]

　　中國新能源汽車需求旺盛，帶動了國產第三代半導體的發展，能效更高的碳化硅功率器件供不應求。瞅準未來兩三年短缺的“窗口期”，國內碳化硅（SiC）產業，尤其是8英寸碳化硅產業鏈，駛入了發展快車道。

　　第一財經記者從第三代半導體前沿趨勢研討會上獲悉，國內已有約10家企業在8英寸碳化硅襯底領域取得突破性進展，有四五家制出樣品、小規模出貨，如天科合達等。與此同時，8英寸碳化硅的上游原材料和生產設備等環節，也在逐步推進國產化。而海外大廠也在通過整合補全短板，啟動一系列產能擴張計劃。

　　但蜂擁而至的游戲玩家也讓碳化硅賽道變得擁擠不堪。廣東芯聚能半導體CEO周曉陽也在芯謀研究承辦的中國·南沙國際集成電路產業論壇上表示，雖然前景非常廣闊，但是碳化硅產業創業的時間窗口幾近關閉。

　　“在芯片制造、封測、外延等每個環節中，最多能好好活3~5家企業。這是產業現狀。”周曉陽說。

　　海外大廠紛紛擴產8英寸碳化硅

　　相比于傳統的硅基功率器件，碳化硅功率器件由于耐高溫（工作溫度可達600℃）、耐高壓、耐高頻、體積更小、能效更高的優點，在新能源汽車的電源控制、電機驅動、車載空調等零部件中，應用潛力廣闊。

　　集邦咨詢（TrendForce）分析師龔瑞驕表示，這幾年電動汽車與儲能設施快速發展，導致碳化硅供不應求。在下游應用的驅動下，碳化硅功率元件市場規模將從2022年的16.1億美元增長到2026年的53.3億美元，復合增長率達到35%。其中，車用碳化硅功率元件市場將從2022年的10.9億美元增長到2026年的39.8億美元，復合增長率達到38%。

　　市場對碳化硅晶圓尺寸的進一步追求，究其本質，還是苦于碳化硅器件成本高昂、供不應求的現狀。從產品使用效率上看，目前6英寸和8英寸的可用面積大約相差1.78倍，換言之，8英寸制造將會在很大程度上降低碳化硅的應用成本。

　　龔瑞驕預測，6英寸碳化硅襯底產能將從2022年的107萬片增長到2026年的569萬片。同時，8英寸產品也在進入市場，目前市占率還不到2%，2026年的市場份額將會增長到15%左右。盡管6英寸目前仍是市場的主流工藝、占據80%份額，2025年份額將提升到90%，但是2026年后將會受到8英寸晶圓的擠壓。

　　為了滿足需求，國際上主要的碳化硅芯片供應商都積極擴產，尤其在8英寸碳化硅領域。目前，Wolfspeed（原Cree公司）在美國的8英寸晶圓工廠今年一季度出貨了第一批產品，先行用于工業市場。

　　意法半導體（ST）的碳化硅業務去年營收約7億美元，今年目標是突破10億美元。ST去年計劃投資7.3億歐元，在意大利建設8英寸碳化硅的生產設施。ST今年6月7日宣布與三安光電在重慶合資設立一座8英寸碳化硅晶圓制造廠，此外三安光電還將在重慶建一座8英寸碳化硅襯底工廠做配套材料。ST將會結合三安光電的配套材料工廠，以及其位于深圳的封測廠，在中國形成垂直整合的碳化硅產業鏈，以更好地服務中國的汽車和工業市場客戶。

　　英飛凌去年也投下20億歐元，在馬來西亞擴展寬禁帶半導體的產能，包括碳化硅和氮化鎵。英飛凌的碳化硅產品在工業市場有不錯的表現，近年也在不斷地拓展汽車市場的客戶，去年年底宣布與荷蘭汽車制造商Stellantis簽訂長期供應碳化硅裸片的協議。

　　龔瑞驕說，除了Wolfspeed、ST、英飛凌，規劃8英寸碳化硅晶圓生產設施的廠商還包括安森美、三菱、ROHM等，博世也在今年收購了美國的一家半導體廠商TSI，這家廠商也在美國有一座8英寸的晶圓廠，博世計劃未來投資14億歐元將這座晶圓廠改建成碳化硅產線。

　　國產碳化硅產業鏈急起直追

　　中國是全球最大的新能源汽車市場，國家政策也鼓勵發展碳化硅，全球碳化硅市場供不應求、中國新能源車市場需求旺盛，加上鼓勵政策，使中國碳化硅產業近年也快速發展。

　　“我們將抓住2024年、2025年汽車業結構性缺芯的機會，加快讓國產碳化硅‘上車’。”三安光電相關人士今年4月曾向第一財經記者表示，三安用于主驅的碳化硅功率器件有望2023年四季度上車。湖南三安半導體有限責任公司（下稱“湖南三安”）投資160億元的長沙碳化硅全產業鏈工廠，二期工程預計2023年完工，達產后產能50萬片6英寸碳化硅晶圓。

　　與ST合作，讓三安在8英寸碳化硅晶圓上有了新突破。雙方將在重慶設立合資公司——三安意法半導體（重慶）有限公司（暫定名），預計投入總金額為32億美元。

　　天科合達2022年也發布了8英寸碳化硅襯底。天科合達研發總監婁艷芳6月15日在第三代半導體前沿趨勢研討會上表示，該公司8英寸碳化硅襯底目前已實現小批量供貨。國內已有約10家企業在8英寸碳化硅襯底領域取得了突破性進展。襯底約占碳化硅功率器件產品制作成本的50%左右，已成為碳化硅領域的“兵家必爭之地”。

　　“我們今年初在北京啟動了6、8英寸兼容的碳化硅晶圓線。”泰科天潤應用測試中心總監高遠透露，現在國內已投產和再建設的基本上都是6英寸產線，未來SiC轉向8英寸后，這些產線將不具備成本優勢，面臨追加投資跟進8英寸的問題。而國內何時量產8英寸晶圓，取決于國內上游材料廠商何時能批量穩定供應8英寸襯底和外延，故泰科天潤在提前布局8英寸技術、保障技術領先的同時，選擇向下兼容6英寸晶圓制造。根據預測，到2027年左右，SiCMOSFET的價格將下降至Si器件的2.5倍左右，將在許多領域占領更多的市場份額。

　　8英寸襯底具有更高的芯片利用面積和更低的成本優勢，將改變市場格局。爍科晶體總經理助理馬康夫認為，目前國內外廠商均在積極布局，國內方面，未來有望在產業鏈上下游的深度協同合作下，加速碳化硅原材料的國產替代進程。爍科晶體研制了8英寸SiC單晶襯底，產品已實現小批量生產和銷售。

　　國產設備也在突進。據納設智能CEO陳炳安介紹，碳化硅外延生產成本約占碳化硅器件總體成本的23%。現階段，碳化硅外延的制備方法主要以化學氣相沉積（CVD）為主，納設智能開發了自主創新的碳化硅外延CVD設備，該設備的耗材成本、維護頻率都較低。截至目前，納設智能已與超過10個客戶簽署銷售合同，獲得超過150臺訂單，近日也交付國內首臺8、6英寸兼容設備。“預計2025年，8英寸的市場可能會起來，我們也將會做更多的創新迭代，不斷提高設備的可靠性、穩定性。”

　　融資壁壘不高但導入窗口期有限

　　據第三代半導體聯盟的調研，國內碳化硅功率半導體產業目前還處于發展初期，年產值還很小、約100億元人民幣，但是增長很快，增速接近50%。主要應用領域是新能源汽車占65%，其他還有光伏、儲能、消費類。工業、商業的應用未來幾年也可能會大幅擴展。

　　在不少半導體初創企業看來，碳化硅襯底材料等環節相關企業獲得投資的門檻其實并不高。據統計，今年以來，碳化硅領域已發生超15起融資事件，2023年5月以來，先后有粵海金半導體、希科半導體、瀚薪科技、長飛先進等完成融資。其中，粵海金半導體和希科半導體完成Pre-A輪融資，瀚薪科技完成超5億元B輪融資。

　　近日，安徽長飛先進半導體有限公司宣布完成超38億元A輪股權融資，擔任本輪融資的財務顧問的云岫資本稱長飛先進本輪融資規模創國內第三代半導體私募股權融資規模歷史之最，并刷新2023年以來半導體私募股權融資市場單筆最大融資規模紀錄。

　　數據顯示，中國碳化硅半導體產業2022年吸金超過2400億元，其中，襯底和芯片環節成為投資強度最大領域。去年碳化硅產業已披露的擴產投資金額達到1272.63億元（不含光電），較2021年增長了36.7%。

　　不過，上述受到資本關注企業對于8英寸碳化硅產線的布局態度均較為謹慎，面對“未來是否會布局8英寸碳化硅產品線”的提問，長飛先進回應記者“暫時不方便透露”。

　　從技術上來看，碳化硅晶圓面積的擴大之路并不好走。記者了解到，盡管在功率半導體制造的離子注入、薄膜沉積、介質刻蝕、金屬化等環節，8英寸碳化硅與6英寸碳化硅晶圓在技術實現難度上的差距不大，但是與硅材料芯片相比，8英寸和6英寸碳化硅生產的主要差別在高溫工藝上，例如高溫離子注入、高溫氧化、高溫激活等，以及上述工藝所需求的硬掩模工藝等。

　　高溫工藝關乎著碳化硅的良率，這也是碳化硅廠商著力攻克的技術難點之一，而海外半導體廠商因入場較早，故在技術上形成了相對較為成熟的解決方案和市場壁壘。早在2015年Wolfspeed（原Cree公司）就向外界展示過200毫米（約8英寸）碳化硅晶圓的樣片，只不過在當時，走下Wolfspeed產線的200毫米晶圓的晶體品質與150毫米（約6英寸）依舊相差很多。不過，目前Wolfspeed已經占據了全球碳化硅襯底市場一半的份額，Wolfspeed已計劃在德國再建一座8英寸晶圓工廠。

　　馬康夫表示，碳化硅的技術壁壘比較高，需要技術和團隊的支撐，同時需要注意，盡管目前碳化硅襯底市場供不應求，但是由于供應鏈的驗證周期也較長，故產業導入窗口期也是有限的。芯謀研究總監李國強更直言，碳化硅產業的現狀是整體成本高昂，產能不足，良率也低于硅產品。碳化硅MOSFET的良率約50%，還需要進一步提升。

　　“現在國內碳化硅企業比較多，良率的提高需要依賴更多人才，而碳化硅本來就是一個小眾的領域，人才非常緊缺。同時國內產能在慢慢增加，新的廠商要和成熟廠商競爭，成本、門檻很高，基本上會造成新廠沒有利潤可言，營業收入可能長期負增長。”李國強對記者表示，面對產業痛點，碳化硅初創企業的挑戰會更大。

　　除了人才緊缺、技術不足之外，李國強還指出，新的碳化硅企業還將面臨下游客戶發展的問題，現有的國內碳化硅企業基本和頭部汽車企業都已經有合作，而汽車整車廠也在投資，雙方已共同建立了供應鏈關系。

　　跑馬圈地不要忘記產業協同

　　北京大學教授、寬禁帶半導體研究中心主任沈波認為，國內碳化硅產業鏈中跟國際差距最小的是碳化硅襯底，國產碳化硅襯底已在大規模出口；跟國際差距最大的是碳化硅芯片。

　　沈波說，國產碳化硅襯底最近發展很快，現在主要是6英寸產品，8英寸產品也在逐步發展。國際上，以Wolfspeed為代表的大廠已有8英寸產品的商業化生產。國內宣布已制出8英寸碳化硅襯底樣本、小規模供貨的有四五家企業，但是還沒有實現大規模的供貨。“目前市場上相當長一段時間內還是以6英寸為主，因為8英寸從技術成熟度和價格來講還不具備競爭力。但是，未來3年后的市場情況不好判斷，新能源汽車帶動的需求非常大。”

　　碳化硅芯片有兩個細分領域，二極管和三極管。沈波說，目前國際上6英寸是主流，8英寸的技術也在發展，二極管已經發展到了第五代，三極管也已經發展到第四代，碳化硅IGBT也開始進入量產的初期，整體發展很快。在新能源汽車里，世界上有四五家大廠的車規級碳化硅芯片在應用，ST、英飛凌等。

　　“我們的芯片跟國際上差距相當大。現在國內二極管已實現了一定規模的生產，國內幾家碳化硅龍頭企業主要生產二極管。MOSFET在量產初期，工業級產品占主體。國內IGBT還處在實驗室階段，離產業化還有差距。”沈波說。

　　婁艷芳建議，因為國內8英寸碳化硅在產業化過程中，還存在著很多難點，包括產品穩定性、成本優勢發揮、籽晶充足供應等，所以未來面臨的許多挑戰需要上下游合作，包括原材料、設備的保障，來共同解決8英寸碳化硅產業化的難題。

　　馬康夫指出，碳化硅功率器件要上車，對供應鏈的要求是非常嚴苛的。目前碳化硅襯底還是供不應求，大家現在有機會去拓展一些客戶資源，但是等到供需平衡的時候，再去拓展客戶資源就相對比較困難了，所以現在各個廠家都在快馬加鞭地擴產、跑馬圈地。在此背景下，中國的碳化硅產業鏈加強上下游的協同合作非常關鍵，這樣才能提升性價比和競爭力。

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責任編輯：周唯