产业丨功率器件双雄，为SiC押下重注

前言：

从缺芯潮缓解转向下游市场需求疲软，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。

作者 | 方文三

图片来源 | 网 络

SiC功率器件成热门，吸引双雄押下重注

根据Yole的预测，SiC功率器件将很快占据整个功率器件市场的30%，到2027年，SiC行业（从衬底到模块，包括器件）的产值有望超过60亿美元。

SiC器件的工作结温在200℃以上，工作频率在100kHz以上，耐压可达20kV，这些性能都优于传统硅器件；

碳化硅器件体积可减小到IGBT整机的1/3-1/5，重量可减小到40-60%。

随着新能源汽车的发展，对功率器件需求量日益增加，成为功率半导体器件新的增长点。

截至2023年上半年，全球已有40款SiC车型进入量产交付，可查到交付数据的SiC车型上半年累计销售118.7万辆。

热门的SiC便吸引了欧洲芯片双雄意法和英飞凌在其中押下重注。

掌握衬底制造能力，就拥有了更大话语权

拥有衬底制造能力将是走向IDM模式的关键一环，因为SiC衬底在最终的器件中成本占比最高，且为关乎产品品质的关键。

SiC衬底生产需要高度专业化和技术复杂的生产流程，涉及到多个步骤，包括材料制备、衬底切割和抛光等。

整个生产流程需要严格控制各个环节的参数和工艺，确保衬底质量的稳定性和一致性。

同时，衬底生产的技术难度和成本也很高，这也使得衬底生产在整个SiC价值链中具有相当高的附加值。

其他行业往往是下游利润更高，但是SiC衬底是整个产业链中技术门槛较高的一环。

这些SiC巨头通过收购、合并等方式不断扩大自身规模，实现了SiC全产业链的布局，并在全球范围内掌握了SiC技术的核心竞争力。

Yole估计，将有数十亿美元投资于晶体和晶圆制造以及设备加工，到2027年市场潜力将达到60亿美元，高于2021年的约10亿美元。

功率龙头之间的较劲延伸至中国市场

在2001年，英飞凌就推出了第一颗碳化硅二极管，甚至比意法还早上一年。

但在后续技术开发上，英飞凌的步伐落后了少许，最终导致了意法成为了[第一个吃到螃蟹]的厂商。

同样作为[第一个吃螃蟹的人]，特斯拉打响了SiC MOSFET的第一枪，而意法的SiC模块也因为搭上特斯拉Model3而声名大噪，一举超越英飞凌，成为SiC新霸主。

英飞凌虽然掉了SiC宝座，但从所有功率元件包括IGBT、SiC、GaN等加起来的份额来看，其功率元件龙头地位实难撼动。

因此，英飞凌对夺回SiC宝座，依旧念念不忘。

功率元件龙头间激烈较劲，且急着在国内这个全球最大新能源车市场插旗。

在英飞凌的全球营收结构中，大中华区成为英飞凌业务增长的主要贡献力量。

其2022财年142亿欧元收入中，大中华区贡献37%，是英飞凌营收占比最高的区域。

而意法半导体的前端制造主要分布在瑞典、法国、意大利和新加坡四个国家，

在中国市场中，意法半导体仅在深圳有一个封测厂，其主要是封装存储器、标准线性器件、VIPower器件以及SiC功率模块等。

此次意法半导体联合三安光电共建SiC市场，一方面展示了其在SiC市场的雄心壮志，另一方面也是加深在中国市场的布局。

意法的这一格局意味着其前端制造距离中国市场还是有点远，这也是此次意法与三安合作的重要原因。

意法半导体：与三安光电合资32亿在重庆建厂

目前意法半导体(ST)的650V/1200V第三代碳化硅MOSFET正式投产。

第四代产品目前正在产前测试中，产品频率可达1MHz，导通电阻也减少了15%。

而意法在碳化硅领域的选择，是继续深挖平面设计碳化硅MOSFET的技术潜力，包括第四代碳化硅产品，依旧采用了平面结构。

该结构的特点是工艺简单，单元的一致性较好，雪崩能量比较高。

去年12月，意法半导体与Soitec合作，验证其Smart SiC技术在未来8英寸基板制造中的应用。

今年6月，意法宣布与国内的三安光电股份有限公司合资32亿美元在重庆建8英寸碳化硅外延与芯片代工厂，成为国内碳化硅领域最具轰动性的一笔投资规划。

资金来源包括来自意法半导体和三安光电的资金投入、来自重庆政府的支持以及由合资企业向外贷款。

其将于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1万片/周。

稳步更迭的平面与沟槽技术，通过收购实现晶圆衬底自产自用，最后配合大手笔的扩产，意法的龙头地位依旧稳固。

通过此次合作，意法半导体计划受益于进一步多元化的SiC晶圆采购，而Soitec则可以利用与市场领导者的合作来扩大生产规模。

意法半导体旨在将前端产能扩大十倍，到2024年第四季度，40%的衬底将由公司内部生产，衬底尺寸也将从150毫米逐渐增加到200毫米。

英飞凌：与天科合达、天岳先进签订供应协议

与意法不同的是，英飞凌并没有选择突入平面结构的市场，而是选择了沟槽结构。

与生产工艺较为简单，成本较低的平面结构碳化硅MOSFET生产工艺相比，英飞凌的沟槽栅设计表现出了前者难以具备的优势。

英飞凌已开始了第三代1200V平台的开发，预计推出时间为2025年底到2026年初。

受困于产能的英飞凌在2022年开始了公司历史上最激进的投资计划。

除了在德国德累斯顿投入50亿欧元建设欧洲最大的晶圆厂、提高混合信号产品产能外；

还针对第三代半导体进行分别在奥地利Villach和马来西亚Kulim进行超过20亿欧元的投资。

今年5月，英飞凌与中国公司天科合达、天岳先进签订供应协议，两家公司将供应6英寸碳化硅晶圆和晶锭，作为Wolfspeed的补充。

天科合达和天岳先进与英飞凌签订了6英寸SiC材料的长期供应协议，分别为英飞凌供应碳化硅衬底和晶棒以及碳化硅晶圆和晶锭。

英飞凌的投资将在本十年末带来约70亿欧元的年SiC收入潜力，加上计划将Villach和Kulim工厂的200mm工厂转换为SiC生产。

其目标是在本十年末实现30%的市场份额目标,英飞凌有信心公司2025财年的SiC营收将提前实现10亿欧元的目标。

投资方向与重点挑战

2023上半年，SiC企业融资创新高：超25家相关企业完成新一轮融资，总规模超85亿元，涵盖外延、衬底、器件、设备等环节。

其中，衬底、外延、芯片三个环节技术含量密集，是投资和创新重点。

如今SiC的市场前景已毋庸置疑，但是就技术和产品而言仍有许多挑战未解决。