電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）近期，芯片短缺帶來的影響傳導(dǎo)到新能源汽車、智能手機(jī)等終端市場，這其中對于新能源汽車的影響更加露骨。從1月份至3月份，新能源汽車銷量都出現(xiàn)同比下降，蔚來甚至宣布停產(chǎn)。

值得一提的是，碳化硅作為新能源汽車的主要增長市場，國內(nèi)廠商紛紛布局、擴(kuò)充產(chǎn)線。為何新能源汽車減產(chǎn)，SiC生產(chǎn)線依舊需要擴(kuò)產(chǎn)，未來是否會出現(xiàn)產(chǎn)能過剩呢？

SiC上車成為趨勢，天岳先進(jìn)、泰科天潤、揚(yáng)杰科技等加速SiC布局

市場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2026年，全球碳化硅功率器件的市場規(guī)模將從2020年的6.29億美元上升為47.08 億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到42.41%。如此巨大的市場，對于國內(nèi)碳化硅廠商企業(yè)來說無疑是個好消息。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，碳化硅半導(dǎo)體材料與器件主要應(yīng)用于汽車、航天、消費電子產(chǎn)品等。這其中，汽車行業(yè)會是碳化硅功率器件的主要增長領(lǐng)域。在新能源汽車應(yīng)用領(lǐng)域，主要是應(yīng)用于功率控制單元、逆變器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器等。

當(dāng)下，碳化硅半導(dǎo)體上車已成為趨勢。碳化硅作為寬禁帶半導(dǎo)體材料，相對于SI基器件具備降低電能轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗、更容易小型化、更耐高溫高壓的優(yōu)勢，因此被汽車廠商看中。

例如特斯拉將碳化硅用于電驅(qū)主逆變器上，Model 3采用的是ST的650V SiC MOSFET器件，用了24個SIC-MOSFET為功率模塊的逆變器；比亞迪漢系列則采用了自研SiC模塊，在電機(jī)控制器中應(yīng)用了SIC-MOSFET模塊，疊加斯達(dá)半導(dǎo)加碼車規(guī)級SIC模組產(chǎn)線。

根據(jù)乘聯(lián)會的數(shù)據(jù)，特斯拉MODEL 3在今年3月份的銷量為26024臺，同比上漲2.8%，排行第二，而比亞迪漢的銷量為12359輛。

作為新能源汽車的風(fēng)向標(biāo)廠商，特斯拉與比亞迪帶來了碳化硅上車的拐點。小鵬G9搭載了800V碳化硅電驅(qū)平臺，電驅(qū)系統(tǒng)最高效率可達(dá)到95%；蔚來ET7搭載SiC電驅(qū)系統(tǒng)等等。2021年，碳化硅在汽車領(lǐng)域開始放量。

目前，國內(nèi)主流的碳化硅企業(yè)有華潤微、士蘭微、立昂微、泰科天潤等。在新能源汽車市場的帶動下，多家國內(nèi)廠商在近兩年在碳化硅的布局均有所進(jìn)展。

從2018年開始，揚(yáng)杰科技布局了半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù)，產(chǎn)線以4英寸和6英寸為主。根據(jù)其財報，半導(dǎo)體硅片業(yè)務(wù)在2018年至2021年，占主營業(yè)務(wù)4.5%-5.56%之間。2020年，瞻芯電子發(fā)布國內(nèi)首片6英寸SiCMOSFET晶圓。華潤微擁有碳化硅功率器件制備技術(shù)，2021年，華潤微推出1200V SiC MOSFET新品，主要應(yīng)用于新能源汽車OBC、充電樁、光伏逆變等領(lǐng)域。

圖：電子發(fā)燒友網(wǎng)根據(jù)公開資料制圖

近期，碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上相關(guān)企業(yè)布局加速。普興公司宣布碳化硅外延高速率生長工藝開發(fā)成功。泰科天潤則擁有4英寸、6 英寸 SiC 晶圓產(chǎn)線，其湖南碳化硅芯片量產(chǎn)線開始投產(chǎn)，預(yù)期年產(chǎn)量達(dá)到6萬片。天岳先進(jìn)公開表示臨港項目全部達(dá)產(chǎn)后將新增碳化硅襯底產(chǎn)能約30萬片/年。

為什么新能源汽車減產(chǎn)，SiC卻在擴(kuò)產(chǎn)？

回到消費市場，汽車是碳化硅最大的增長市場。只是，當(dāng)前新能源汽車市場由于元器件短缺，銷量有所下降，根據(jù)乘聯(lián)會的分析報告稱，今年3月，國內(nèi)乘用車市場銷量為157.9萬輛，同比下降10.5%。除此外，部分廠商宣布減產(chǎn)、停產(chǎn)。新能源汽車市場的變動，對于碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)欠駮斐捎绊?，為何晶圓廠要持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)？

對于新能源汽車市場對于碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的影響主要看碳化硅是不是供不應(yīng)求。如果碳化硅本來產(chǎn)能充足，汽車停產(chǎn)后或許會有多余的產(chǎn)能。當(dāng)然，如果碳化硅供不應(yīng)求，就要持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)。從當(dāng)前的情況來看，答案是屬于后者。

那么，為什么碳化硅會供不應(yīng)求，一是碳化硅襯底產(chǎn)能不足，二是碳化硅良率有限，三是目前國內(nèi)有相對較多6英寸晶圓廠，而碳化硅主要還是基于4英寸、6英寸晶圓廠生產(chǎn)，利好碳化硅的生產(chǎn)，并且未來會以6英寸為主流。

在碳化硅襯底產(chǎn)能不足面。碳化硅襯底分為導(dǎo)電型、半絕緣型兩大類，2020年，這兩大類的產(chǎn)能分別是約40萬片/年、18萬片/年。在新能源汽車、5G等應(yīng)用增長情況下，因此出現(xiàn)供不應(yīng)求。

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈（圖源：中信證券）

在良率方面，天岳先進(jìn)在財報中提到，2018年－2020年間，公司SiC 晶棒良率分別為41%、38.57%、50.73%；襯底良率分別為72.61%、75.15%、70.44%，各年度受產(chǎn)品指標(biāo)變化的影響存在一定波動，總體良率呈現(xiàn)波動上行的趨勢。Wolfspeed的八英寸碳化硅晶圓的良率預(yù)計可到90%以上，超過目前6英寸線的20%-30%?？傮w而言，當(dāng)前業(yè)內(nèi)4 英寸襯底良率較高，大概為70%，6英寸良率則相對較低，為30%-50%

天岳先進(jìn)晶棒和襯底良率變化（圖源：天岳先進(jìn)）

當(dāng)下，碳化硅半導(dǎo)體上車已成為趨勢。碳化硅襯底決定著碳化硅的產(chǎn)能，在碳化硅供不應(yīng)求的情況下，取得碳化硅襯底似乎演變成升級迭代電動汽車功率器件的入場券。

在6英寸晶圓廠代工方面。6英寸及以下規(guī)格的晶圓片主要應(yīng)用于普通消費電子領(lǐng)域。隨著新能源汽車對SiC需求量的提升，6英寸晶圓廠也普遍用于生產(chǎn)碳化硅這類第三代半導(dǎo)體材料。

盡管6英寸相對于12英寸工藝?yán)吓f，卻是現(xiàn)階段半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的環(huán)節(jié)。如果說國產(chǎn)芯片在全球12英寸、8英寸硅晶圓的產(chǎn)能排行相對靠后，但在6英寸硅晶圓的產(chǎn)能上卻是有優(yōu)勢的。

這其中的原因是，我國是擁有6英寸晶圓廠最大的國家之一。僅僅是在2020年，中國內(nèi)地6英寸及以下的晶圓廠投產(chǎn)就達(dá)到380萬片，8英寸以及12英寸的年投產(chǎn)僅為220萬片。從2020年開始，這個數(shù)字或?qū)⒂兴仙??？梢栽O(shè)想，對于國內(nèi)企業(yè)來說，6英寸晶圓產(chǎn)能在近兩年會不會是實現(xiàn)芯片國產(chǎn)化替代的另一個機(jī)會呢？

從現(xiàn)有的技術(shù)來看，碳化硅市場依舊是以6英寸為主，8英寸還沒有達(dá)到大規(guī)模量產(chǎn)階段。中國寬禁帶功率半導(dǎo)體及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，到2025年，4英寸 SiC 晶圓市場將從2020年的10萬片下降為5萬片，而6英寸SiC 晶圓市場將從2020年的8萬片增長至20萬片。

圖：電子發(fā)燒友網(wǎng)根據(jù)公開資料制圖

根據(jù)摩爾定律，朝著大尺寸的半導(dǎo)體硅片肯定是最終的方向，作為第三代半導(dǎo)體的碳化硅也難逃摩爾定律。那么硅晶圓尺寸何時才能完成到8英寸、12英寸的“轉(zhuǎn)場”呢？

根據(jù)公開消息，業(yè)內(nèi)碳化硅頭部廠商預(yù)計會在今年之后開始實現(xiàn)8英寸晶圓的量產(chǎn)。而對于12英寸，以電源管理芯片為例，國內(nèi)某芯片廠商對記者表示，不是廠商不愿意轉(zhuǎn)到12英寸，而是還要“守住”8英寸的產(chǎn)能，特別是對中小企業(yè)的壓力更大，進(jìn)入12英寸需要承擔(dān)相應(yīng)的成本和技術(shù)風(fēng)險。對于碳化硅，這些挑戰(zhàn)依舊擺在面前。

小結(jié)：

根據(jù)摩爾定律，朝著大尺寸的半導(dǎo)體硅片肯定是最終的方向，作為第三代半導(dǎo)體的碳化硅也難逃摩爾定律。可以肯定的是，即使新能源車減產(chǎn)，碳化硅的產(chǎn)能需求仍在，產(chǎn)業(yè)鏈上有所準(zhǔn)備的企業(yè)將再迎增長空間。只不過，從當(dāng)下的技術(shù)發(fā)展、良率的影響下，碳化硅上車還有更多的市場考驗。