当前，全球半导体景气正逐渐回升，存储芯片、半导体设备、第三代半导体等细分产业链热闹不断。碳化硅作为第三代半导体代表产品之一，近年来凭借独有的特性在新能源汽车等应用领域过得风生水起，其制备工艺日益成熟，现如今碳化硅已成为一条具有完整供应链体系的成熟产业，也是业界十分关注的重点市场。

近期，碳化硅市场再传来签单、开工等佳音，其中不乏有意法半导体、英飞凌、三安光电、罗姆、Wolfspeed等大厂身影。

碳化硅签单不断

企业锁定后方供应链

新能源汽车、5G通讯、数据中心以及光伏等热门应用领域拉动需求，碳化硅市场规模开始爆发。在此背景下，全球碳化硅相关厂商正在不断寻求合作，保障供应链体系，以及扩充产能，以满足市场需求。并且业界认为，市场订单能见度有望持续保持高水平。

碳化硅市场近期再现10个订单。其中，包括罗姆集团旗下SiCrystal与意法半导体新签协议，扩大碳化硅衬底供应；世纪金芯与日本某客户签订了SiC衬底片订单；创微微电子中标碳化硅设备订单；羲和未来科技与英飞凌签订一份合作伙伴备忘录，后者将为前者提供SiC等功率半导体器件；全球半导体测试和老化设备供应商Aehr的FOX-NP SiC MOSFET多晶圆测试和老化系统获得美企订单；Axcelis交付多批离子注入设备.....

值得一提的是，爱思强接连斩获两份订单：爱思强与Wolfspeed在2023年Q3-Q4期间签订了多个SiC设备订单；爱思强G10-SiC外延生产平台将批量交付给Vishay NWF车规晶圆厂。据悉，Vishay是一家分立半导体和无源电子元件制造商。


车规缺货 长单频现

“目前，车规级碳化硅器件缺货，预计未来一段时间内都供不应求。”某国内头部碳化硅器件厂商相关人士在接受记者采访时表示，当前碳化硅市场处于结构性缺货中，车规级产品持续短缺，风光储需求也在增长。博世中国执行副总裁徐大全也表示，由于新能源汽车快速发展，碳化硅芯片在未来2至3年都将呈现供不应求的态势。

对于车规级碳化硅市场规模，林志东给记者算了一笔账：一块主驱动需要48颗碳化硅芯片，一个车载充电器（OBC）需要6颗碳化硅二极管，而现在，一片碳化硅晶圆只够装备两辆电动汽车。假设到2025年全球新能源汽车销量是2000万辆，碳化硅器件渗透率达到30%至40%，那么对应的年缺口则为300万片6英寸晶圆。

巨大的市场缺口之下，国内外大公司寻求签订长单成为行业“新常态”。除了三安光电手握巨额订单，天岳先进与天科合达均于5月3日在官网披露，其与英飞凌签订了一份长期协议，为后者提供高质量且有竞争力的6英寸碳化硅衬底和晶棒，并助力其向8英寸碳化硅晶圆过渡。

同时，面对潜在的发展机遇，碳化硅公司纷纷加快“上车”（车规级应用）。林志东介绍，三安光电目前有7款产品通过车规级认证并开始逐步出货，其中在车载充电器（OBC）客户端处于验证导入阶段；车规级1200V MOSFET芯片已在战略客户处进行模块验证，预计2024年正式量产。斯达半导、士兰微、华润微也纷纷在2022年年报中披露了车规级碳化硅产品进展情况。

“风光储对碳化硅的需求也在稳定增长。”上述国内头部碳化硅器件厂商相关人士告诉记者，光伏逆变器已经开始大规模使用碳化硅器件，碳化硅的耐高压优势使得其在风能、储能领域具有广阔应用前景。

而在新能源汽车、风光储等行业需求拉动下，碳化硅公司相关业务正步入高速发展期。

四国争雄各具实力

巨大的发展前景使得越来越多国家和地区的企业投入碳化硅产业的发展之中。从目前市场格局来看，正在逐步形成美、欧、日、中四个产业集中的区域。

美国占据主导地位。美国厂商在碳化硅领域仍旧占据主导地位。Wolfspeed和安森美半导体在全球碳化硅市场的地位都十分稳固。近来，Wolfspeed开始积极强化与下游的合作，计划与汽车零部件供应商采埃孚合作，投资30亿美元在德国萨尔州建设半导体厂，此外还与梅赛德斯-奔驰达成合作，将为其供应碳化硅器件。此前，Wolfspeed宣布将在美国北卡罗来纳州建造一座价值数十亿美元的新工厂，预计2030年完工；同时在美国纽约州建设全球首座8英寸碳化硅工厂，总投资达到50亿美元。Wolfspeed公司首席技术官John Palmour表示，新工厂最终将使碳化硅晶圆的制造能力增加13倍。安森美也很早就开始在布局碳化硅市场，2015年完成了对仙童半导体的收购、2021年完成了对美国GTAT的收购，增强自身碳化硅的供应能力。安森美计划继续投资增加GTAT的制造设施，提高产能。

欧洲强化垂直整合。欧洲碳化硅企业在设计、制造、器件等领域具备领先优势，如英飞凌和意法半导体等。目前欧洲厂商正通过垂直化整合，加大扩产力度，不断强化在该领域的竞争优势。今年2月，英飞凌宣布投资超过20亿欧元，扩大在马来西亚的碳化硅工厂产能，将在2024年下半年投入运营；意法半导体表示将在未来4年内大幅提高晶圆产能，计划到2024年将碳化硅晶圆产能提高到2017年的10倍。2021年11月，德、法等欧洲7国的34家实体联合发起“碳化硅价值链项目”，在欧洲建立完整可控的碳化硅产业链，维持从材料、衬底、器件、封装、电力电子应用的全产业链竞争力。

日本碳化硅火力全开。日本企业在功率半导体领域的实力一直相对稳固，目前瞄准电动汽车需求扩大，纷纷增产节碳化硅。东芝计划在2025年度之前把生产规模扩大到2020年度的10倍。罗姆将投资500亿日元强化碳化碳生产。日本富士电机也在考虑将碳化硅产品的投产时间比原计划的2025年提前半年至一年。三菱电机表示，正在加强对 SiC 的努力，将独特的制造工艺应用于沟槽 MOSFET 以进一步提高性能和生产力之外。该公司还考虑制造 8 英寸碳化硅晶圆。

中国渡过产业化初期。我国碳化硅处于不断加速阶段。据中国电子材料行业协会半导体材料分会统计我国从事碳化硅衬底研制的企业已经有30家（不包括中国电科46所、硅酸盐所、浙江大学和天津理工大学等纯研究机构），近年来这些单位的规划总投资已经超过300亿元，规划总产能已经超过180万片/年。部分企业度过了发展的初始阶段。4月份，基本半导体在深圳的车规级碳化硅芯片产线通线，主要产品为6英寸碳化硅MOSFET晶圆等。三安光电湖南碳化硅二期项目正推进建设，产能已达1.2万片/月，硅基氮化镓产能2000片/月；二期工程将于2023年贯通，达产后配套年产能将达到36万片。


8英寸破局之路

重在产能/良率

从特性上看，相较于硅，碳化硅具备禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和速度高、导热系数高等优异的物理性质。碳化硅功率器件在新能源汽车、轨道交通、光伏发电、智能电网、航空航天等领域呈现出比硅功率器件更好的耐高温、耐高压特性。从制备环节上看，碳化硅器件主要分为衬底制备、外延、器件设计、器件制造、封测等环节，其中，碳化硅衬底占据价值链的最高点。

值得一提的是，从表中订单内容来看，有不少订单锁定8英寸产能供应。从供应链角度上看，近年来，碳化硅产业由6英寸加速向8英寸转型，据此前全球半导体观察此前文章统计，国际方面8英寸晶圆制造已迈向量产前夕，国产厂商方面则有更多厂家具备量产能力，产业链条进一步完善成熟。

从国际动态上看，Wolfspeed、英飞凌、博世、onsemi等海外公司的8英寸晶圆量产时间集中于2024年下半年至2026年期间。其中：Wolfspeed 8英寸器件已公布，预计2024年第二季产能利用率达20％以上；onsemi在2024年韩国厂正式运行，预计今年产能为去年的1.7倍，2026年产能规划约为80万片；英飞凌透露今年居林厂开始量产8英寸碳化硅和氮化镓器件，预计到2027年产能约为80万片，为2023年初的10倍。

而国内厂商方面，虽然在量产时间上与国际大厂仍然存在一定时间差，但是目前天岳先进、天科合达两家大厂已经成功打入全球导电型碳化硅衬底材料市场前十榜单；天域半导体则在碳化硅外延片处于领先地位。

从近期技术研发动态上看，科友半导体于3月27日与俄罗斯N公司在哈尔滨签署战略合作协议，开展“八英寸碳化硅完美籽晶”的项目合作，双方将研发获得“无微管，低位错”完美籽晶，应用品质优异的籽晶进行晶体生长，会进一步大幅降低8英寸碳化硅晶体内部的微管、位错等缺陷密度。据悉，科友半导体8英寸SiC中试线平均长晶良率已突破50%，晶体厚度15mm以上。

世纪金芯、青禾晶元等企业也表示研发已有所突破。世纪金芯突破了8英寸SiC关键技术，其开发的8寸SiC单晶生长技术可重复生长出4H晶型100%、直径大于200mm、厚度超过10mm的晶体，8寸加工线也同步建成，将配套8寸单晶生长。通过进一步优化工艺，预期公司的8寸SiC晶锭厚度将达到20mm以上。

青禾晶元已成功制备了8英寸SiC键合衬底。对比6英寸SiC晶圆，8英寸SiC晶圆可用面积几乎增加一倍，芯片产出可增加80-90％，SiC晶圆升级到8英寸将会给汽车和工业客户带来重大收益，因此，SiC晶圆走向8英寸是业界公认的发展趋势。此外，该公司认为本次突破8英寸SiC键合衬底制备，有望加速8英寸SiC衬底量产进程，为产业界客户提供更具竞争力的价格。

据全球市场研究机构TrendForce集邦咨询此前表示，从6英寸升级到8英寸，衬底的加工成本有所增加，但可以提升芯片产量，8英寸能够生产的芯片数量约为6英寸SiC晶圆的1.8倍，向8英寸转型，是降低SiC器件成本的可行之法。同时8英寸衬底厚度增加有助于在加工时保持几何形状，减少边缘翘曲度，降低缺陷密度，从而提升良率，采用8英寸衬底能够大幅降低单位综合成本。各大厂商积极布局8英寸，技术方面持续突破，有助于推动良率提升，对于未来8英寸大规模普及意义重大。