誰會是SiC市場的最後贏家？|半導體行業觀察

來源：內容由 公眾號 半導體行業觀察 （ID：icbank）蔣思瑩 原創，謝謝！

據EE Times消息，不久前，意法半導體在其義大利卡塔尼亞工廠概述了大力發展碳化硅（SiC）業務，並將其作為戰略和收入的關鍵部分的計劃。在ST最近的季度和年度業績發布會上，ST總裁兼首席技術官Jean-Marc Chery多次重申了佔據在2025年預計即將達到37億美元SiC市場30%份額的計劃。

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由於SiC具有高耐壓、低損耗、高效率等特性，可以讓功率器件突破硅的限制，帶來更好的導電性和電力性能。這些特性的提高，正與目前市場上熱門的汽車電子、工業自動化以及新能源等領域的需求相契合。因而，各大廠商紛紛在SiC上展開了布局。

碳化硅市場成長驚人

根據Yole於2018年發布的《功率碳化硅（SiC）材料、器件和應用-2018版》報告預測，到2023年SiC功率市場總值將超過14億美元，2017年至2023年的複合年增長率（CAGR）將達到29%。目前，SiC功率市場仍然主要受功率因數校正（PFC）和光伏（PV）應用中使用的二極體驅動。Yole預計五年內，驅動SiC器件市場增長的主要因素將是晶體管，該細分市場在2017~2023年期間的複合年增長率將達到驚人的50%。

從產業鏈角度看，SiC包括單晶襯底、外延片、器件設計、器件製造等環節，但目前全球碳化硅市場基本被在國外企業所壟斷。其中，尤以美國、歐洲、日本為大。美國居於領導地位，佔有全球SiC產量的70%-80%；歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應用產業鏈；日本則是設備和模塊開發方面的絕對領先者。

SiC市場的活躍，吸引了業內眾多公司的關注。具體來看，在全球市場中，單晶襯底企業主要有Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日鐵住金、Norstel等；外延片企業主要有DowCorning、II-VI、Norstel、Cree、羅姆、三菱電機、Infineon等；器件方面相關主要企業包括，Infineon、Cree、羅姆、意法半導體等。

但是，受限於目前SiC產品價格過高，且由於其在長晶過程中，對外部環境要求較高，也使得生產出來的SiC原料晶柱的品質不穩定。因而，造成沒有足夠的晶圓來供應市場。從而，SiC產品一直被少數幾家企業壟斷。

2001年，德國英飛凌公司推出SiC二極體產品，美國Cree和意法半導體等廠商也緊隨其後推出了SiC二極體產品。接著，日本羅姆、新日本無線及瑞薩電子等也投產了SiC二極體。再此以後，SiC全球市場格局基本成型。而近些年來，由於汽車電子方面的需求被市場普遍看好，也使得SiC傳統廠商紛紛有了新動作。

國際市場強手林立

在進入2019年以來，意法半導體在SiC方面的動作頻繁。除了開篇所提到的意法半導體將SiC劃分為公司戰略的關鍵組成部分以外。意法半導體(ST)還在本年2月，與瑞典碳化硅晶圓製造商Norstel簽署協議,收購其55%的股權。據悉，Norstel公司於2005年從Linkping大學分拆出來。

2017年1月，Norstel由安信資本操作收購，資金來自於福建省政府和國家集成電路產業投資基金共同籌建的500億元人民幣（74億美元）基金項目，三安光電參與管理該基金。Norstel生產150mmSiC裸晶圓和外延晶圓。意法半導體表示,交易完成後,它將在全球產能受限的情況下控制部分SiC器件的整個供應鏈。隨著材料和基於SiC技術的產品 變得更加成熟，意法半導體研製出正在成為汽車電氣化的關鍵推動力的汽車級SiC功率器件。

在意法半導體之前，同為SiC的生產大戶，德國大廠英飛凌也在此有所動作。英飛凌推出了CoolSiC系列，該系列產品可覆蓋多個應用領域，如光伏、電動汽車充電、電動車輛：提高續駛里程，減少電氣系統尺寸、UPS/SMPS1、牽引及電機驅動等。2018年11月，英飛凌宣布，已收購一家名為Siltectra的初創企業，將一項創新技術冷切割(Cold Spilt)收入了囊中。

據悉，「冷切割」是一種高效的晶體材料加工工藝，能夠將材料損失降到最低。英飛凌計劃將這項技術用於碳化硅（SiC）晶圓的切割，並未在未來五年內實現該技術的工業規模使用。從而讓單片晶圓可出產的晶元數量翻番，進一步加碼碳化硅市場。據了解，截止至2018年，英飛凌SiC在充電樁市場的市佔超過五成。

除此之外，羅姆也很早就關注到SiC，並開始與用戶以及大學等機構合作，不斷積累技術經驗。2018年，ROHM宣布已正式將適用於工業裝置、太陽能發電功率調節器（Powerconditioner）等變流器/轉換器（inverter/converter）的碳化硅（SiC）MOSFET模組（額定規格1200V/180A）投入量產。

羅姆計划到2025年為止，公司SiC相關產品在行業中的市佔率要力爭達到30%。羅姆碳化硅功率元件主要覆蓋的領域包括：車載供電器、太陽能功率調節器及蓄電系統、伺服器、EV充電站。其中，EV充電站產品可占公司全部SiC器件的39%。

但是，也並不是每一個人都同意碳化硅功率器件的應用前景。ABB公司是高功率半導體的專家，但是在2002年，瑞典的聯合開發中心，終止了SiC 開發項目。ABB Switzerland Semiconductors研發部的總工程師說：「碳化硅短期上適合低電壓單極型二極體，它也有潛力用於高頻場合中的低功率雙極晶體管和結型場效應晶體管。SiC從長遠上看，它在高壓應用領域還是比其他種類的開關器件更值得關注的。」

那麼，國內碳化硅市場又是怎樣一番光景？

國內玩家奮起直追

經過多年的布局，國內第三代半導體產業正迎來飛速發展。SiC 材料、 器件齊發力，國內競爭格局初顯。其中，SiC 單晶和外延片是國內 SiC產業鏈中較為成熟的環節。

單晶襯底方面，國內襯底以4英寸為主，目前，已經開發出了6英寸導電性SiC襯底和高純半絕緣SiC襯底。據CASA數據，山東天岳、天科合達、河北同光、中科節能均已完成6英寸襯底的研發，中電科裝備研製出6英寸半絕緣襯底。

外延片方面，國內瀚天天成、東莞天域半導體、國民技術子公司國民天成均可供應4-6英寸外延片，中電科13所、55所亦均有內部供應的外延片生產部門。

器件/模塊/IDM方面，我國在碳化硅器件設計方面有所欠缺，還沒有廠商涉及於此。但是在模塊、器件製造環節我國已出現了一批優秀的企業，包括三安集成、海威華芯、泰科天潤、中車時代、世紀金光、芯光潤澤、深圳基本、國揚電子、士蘭微、揚傑科技、瞻芯電子、天津中環、江蘇華功、大連芯冠、聚力成半導體等。同時，比亞迪也宣布已投入巨資布局半導體材料SiC（碳化硅）。

目前主流的SiC功率器件產品，包括用以在900V以上的應用領域替代硅絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)的金屬-氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，以及600V以上應用領域替代硅快速恢復(FRD)的肖特基二極體。除此之外，國際廠商都已在1200V的產品上進行布局，我國在此領域雖也有所突破，但將比之下仍稍顯遜色。

而從應用角度來看，國內SiC企業主要布局的領域也主要集中在在新能源發電、新能源汽車、軌道交通和智能電網等領域。與國際市場重點發展的領域基本一致。

面對國際SiC大廠的動作，國內SiC相關企業應該抓緊在此領域的研究。或許在不遠的將來，伴隨著第三代半導體材料應用的爆發，國內半導體市場將迎來另外一番景象。

在這個多方混戰的SiC市場，你們認為誰會是最後的贏家？

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