半导体|【芯智驾】碳化硅全球争夺战升级：国产厂商的突破之机在哪里？( 二 )

目前全球主要功率半导体厂商纷纷加大对SiC的布局投入，包括碳化硅国际标杆企业美国科锐（Cree）公司，以及美国贰陆公司（II-VI）、日本罗姆等国际大厂都公布了各自的扩产计划，预计2022年前后产能将逐步释放。其中，科锐预计在2024年前产能扩充30倍，罗姆在2024年前产能扩充16倍。此外，科锐、英飞凌、罗姆、X-Fab 等均已实现6英寸产线量产，预计2022年升级到8英寸产线。科锐目前能够批量供应4英寸至6英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底，且已成功研发并开始建设8英寸产品生产线。意法半导体也于今年7月宣布制造出首批8英寸SiC晶圆片。
国内企业在衬底、外延和器件方面均有所布局，包括SiC 衬底材料厂商露笑科技、天科合达半导体、山东天岳；功率器件厂商斯达半导体、华润微、扬杰科技、泰科天润等；代工龙头三安集成(三安光电子公司) 在过去一两年里也有不少扩产消息（见下图）。

（集微网根据公开信息整理，不完全统计）
在上游供给端加速整合的同时，各厂商也积极与下游厂商合作，绑定需求以抢占市场份额。东兴证券在一份研报中指出，终端应用企业与中游器件企业合作趋势明显，以汽车集团牵头的车用半导体推进迅猛，第三代半导体正式进入汽车供应链。

【半导体|【芯智驾】碳化硅全球争夺战升级：国产厂商的突破之机在哪里？】公开资料显示，科锐分别与英飞凌、意法半导体、安森美等中游企业签订长期供货协议，以保SiC衬底供给；特斯拉的 Model 3电机控制器的逆变器中采用了意法半导体的SiC功率器件；德国大陆集团子公司Vitesco Technologies将为现代汽车提供 800V 碳化硅逆变器；科锐和英飞凌分别与大众汽车合作，成为其FAST项目SiC合作伙伴。
下游需求增长远大于产量中国厂商如何分一杯羹？
但即便全球厂商都在加速扩产， SiC仍面临巨大产能缺口，并且SiC器件的需求增长明显大于产量增长。 “由于SiC的生产瓶颈尚未解决，原料晶柱的质量不稳定存在良率问题、 SiC器件的成本过高等因素， SiC整体市场无法大规模普及。 ”贺利氏电子中国区副总裁沈仿忠此前对集微网指出。
SiC产业链分为上中下游三个环节：上游包括衬底和外延片的制备；中游环节包括芯片、器件或模块的设计、制造和封测；下游环节则是终端应用。其中衬底的加工难度最高，也是SiC产业链的核心环节，价值量占比也最高。器件方面，碳化硅于硅基器件的原理相似，但是在材料和制造难度上都要高于传统硅基。

（碳化硅器件产业链各环节主要参与者）
沈仿忠指出，材料和设备目前是第三代半导体领域的主要技术瓶颈， “就SiC来说，目前长晶圆的生长速度依然很慢，而且良率较低，导致成本依然高企。因而成本和工艺上的突破是碳化硅等第三代半导体迅速导入的关键。 ”
据了解，碳化硅衬底的尺寸主要有2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）等规格，与硅晶圆类似，大尺寸晶圆也是碳化硅衬底的发展方向。目前，国内外主要企业集中生产4英寸、6英寸SiC衬底。碳化硅晶体的生长是最难破解的关键技术。衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，边缘浪费越小，单位芯片成本越低。据悉，目前国内主要半绝缘衬底集中在2-4英寸，导电型衬底从4英寸向6英寸在逐步过渡， 6英寸衬底开始规模化生产或者开始建设产线， 2-3年内会有大量产线实现量产， 8英寸导电型衬底少数企业研发成功。而同时期的硅晶圆已经由200mm(8英寸)向300mm(12英寸)进发。这都让SiC功率器件的量产面临极大挑战。