摘要：本文首先分析了國際五家龍頭企業的最新動態與戰略布局，在此基礎上歸納總結了SiC產業當前發展現狀與未來趨勢，最后提出我國相關單位應引導產能集中布局，避免產業資源分散，盡快布局8英寸SiC全產業鏈，加強SiC MOSFET產業技術公關，加強下游應用企業與芯片企業協同創新。

1 國際龍頭企業最新動態與布局

1.1 Wolfspeed: SiC襯底全球占比超過50%

Wolfspeed 專注于SiC和氮化鎵材料、功率設備，是目前全球最大的SiC 襯底供應商，SiC 襯底全球占比超過50%，但仍瘋狂擴產^[1]，2019 年拋出65 億美元的擴產計劃，5 年產能計劃增長30 倍， 到2024 年月產能達到10 萬片（等效6 英寸）， 現有基地布局主要分布在美國北卡羅來納州和紐約州，如圖1 所示，從2019 年之后新布局的產能基本都是8 英寸，器件方面主要是滿足車規標準的器件。2023年2 月，Wolfspeed 還宣布在德國薩爾州建造世界上最大的SiC 工廠，并計劃4 年內開始批量生產，該大型項目的實現將取決于政府補貼的承諾，大概5 億歐元，占項目投資的1/4^[2]。

陳東坡（北京三安光電有限公司 副總經理）

圖1 Wolfspeed的SiC業務概況

1.2 ST:首家把SiC批量用在特斯拉主逆變器上

意法半導體（ST）于2017 年開始量產SiC 器件，隨后開始產能擴展，2022 產能相比2020 年增長了2.5倍以上，并計劃在2017—2024 年間把SiC 產能提高9 倍。為了提高供應比例同時又降低成本，ST 對SiC 技術和供應鏈戰略還包括從6 英寸到8 英寸SiC 晶圓的升級，并于2023 年底前量產8 英寸SiC 晶圓^[3]。襯底方面，ST 目標是到2024 年實現40% 以上SiC 襯底的內部供應。為達成上述目標，ST 收購了Norstel 以將其轉化為ST的技術并擴大產能，并在意大利卡塔尼亞建設一座投資8億美元的襯底廠，相關信息如圖2 所示^[4]。2022 年12 月，ST 還與法國Soitec 合作開發8 英寸SiC 襯底制造技術，提升SiC 襯底加工效率與產出^[5]。

圖2 ST的SiC業務概況（統計截至2023年5月）來源：ST

1.3 英飛凌：全球最大的功率半導體器件廠

功率半導體龍頭廠商英飛凌斥資20 億歐元（注：約合144 億元人民幣）擴產SiC、GaN（氮化鎵），擴產重點在晶圓制造環節^[6]，計劃2027 年把SiC 產能增長10 倍，2030 年取得全球30% 市場份額。該產能增加主要通過奧地利Villach 和馬來西亞Kulim 工廠實現，奧地利Villach 是基于現有6/8 英寸硅半導體產線改造成SiC 和GaN 產線；馬來西亞Kulim 則為全新工廠，預計2024 年夏季投產，預計到2027 年，英飛凌將具備150 mm 和200 mm SiC 晶圓生產能力，如圖3 所示。為滿足產能擴張需求，英飛凌在2018年花費1.24 億歐元收購了“冷切割”技術企業Siltectra，在提升加工效率的同時可提升良率，同時與多家上游企業如Wolfspeed、SiCrystal 及昭和電工簽訂SiC 襯底/ 晶錠/ 外延片長期供貨協議，提前鎖定產能，以確保原料供應的穩定性與靈活性^[7]。此外，英飛凌向3000 多家客戶提供SiC 產品，主要應用于電源、光伏、運輸、新能源汽車及充電樁等，公司預計2025 年SiC 將實現10 億美元的營收目標。

圖3 英飛凌SiC布局

1.4 Onsemi：通過收并購擴大布局，2006年至今已進行20次收并購

安森美（Onsemi）一直專注于半導體行業，公司在亞太地區擁有完善的供應鏈體系，未來戰略重心將放在電動汽車和工業兩個領域，目前多家車企采用安森美SiC 技術，包括起亞EV6 GT車型， 梅賽德斯- 奔馳等。安森美SiC 器件制造技術也走在世界前列，其戰略轉型是：All in SiC，公司目前擁有SiC 全產業鏈一體化平臺，其中，襯底在美國生產，拋光和外延是在捷克工廠完成，芯片前端處理、減薄、背面金屬和晶圓測試 (WAT) 在韓國富川，器件與模塊封裝在中國和馬來西亞，這些工廠大多來自收購^[8]。公司通過與客戶群簽訂長期供應協議，未來3 年預計實現40 億美元SiC 收入。

為了支持未來幾年的高速增長，安森美近4 年5 次擴建SiC 工廠，總投資額超過100 億元人民幣^[8]，具體見圖4。公司于2021 年還以4.12 億美元（約合26.87 億元人民幣）收購SiC 生產商GT Advanced Technologies（GTAT），并繼續追加投資，使2022 年底GTAT 的產量翻倍，2023 年將再次翻倍，并推進 6 英寸和8 英寸SiC 晶體生長技術^[9]。

圖4 安森美SiC布局

1.5 羅姆：全球首家將SiC SBD和MOSFET量產的企業

羅姆（ROHM）從2000 年開始進行SiC MOSFET基礎研究，并在2009 年收購德國SiC 晶圓材料廠商SiCrystal，擁有了從晶棒生產、晶圓工藝到封裝的全產業鏈垂直整合^[10]。面對市場對SiC 產品高增長需求，公司制定了積極的產能擴展計劃，相比2021 年，2025 年SiC 產能將提升6 倍，到2030 年提升35 倍，并計劃從2023 年實現從6 英寸升級到8 英寸襯底的量產^[11]，如圖5 所示。羅姆當前主要關注汽車、工控和海外市場，與大量客戶開展合作或者組建合資公司，包括2020 年與緯湃科技、臻驅科技合作開發SiC 電源解決方案，2021 年與吉利簽署了戰略合作協議，與正海集團成立SiC 功率模塊合資公司海姆希科；2022年，Lucid 公司OBC 應用了羅姆的SiCMOSFET，同年，羅姆的SiC MOSFET通過了賽米控公司的認證^[12]。

圖5 羅姆SiC布局 來源：羅姆

2 SiC產業發展現狀與趨勢

2.1 行業巨頭均在產業鏈關鍵環節規模布局

受益于光伏新能源、新能源汽車與充電樁等終端需求大幅增長，SiC 產業迎來爆發，從最上游的襯底、外延材料，晶圓代工、器件封測到SiC 模塊封裝，全線需求激增。安森美、Wolfspeed、ST、羅姆等SiC 領域龍頭企業，均發表了對行業發展的積極展望，具體見圖6，并擴大投資布局，力求2025 年前釋放產能^[13]。我國本土企業在SiC 方面的投資熱情也非常高，中車、斯達、三安、長飛、士蘭微等企業均有大規模的SiC產能布局，國內宣布投資的SiC 項目超百個，形成了產業過熱的表象。從擴產環節來看，由于晶棒生長速度慢且技術難度大，產業鏈成本集中于上游，價值量倒掛，所以襯底、外延環節也成為企業擴產布局的重點環節^[14]。

圖6 行業龍頭企業營收與市場占比 來源：01芯聞

2.2 6英寸向8英寸快速轉變成行業必然趨勢

SiC 襯底是SiC 產業鏈中成本占比最大、技術門檻最高的環節，襯底對器件成本降低與規模應用起著決定性作用，擴大襯底尺寸是降低器件成本的有效方式之一。更大的襯底尺寸意味著單片SiC 晶圓能夠制造出的芯片數量更多，晶圓邊緣浪費減少，單芯片成本降低，這將驅使越來越多SiC 廠商從6 英寸向8 英寸轉變^[15]，如圖7 所示。盡管當前8 英寸SiC 距離大規模量產還有一段距離，短期內不會對市場造成較大影響^[16]，但從長期來看，隨著技術進步，材料生長與切割工藝等問題解決，8 英寸SiC 會加速到來，并與6 英寸SiC 呈長期共存態勢。

圖7 6英寸與8英寸SiC襯底市場演變 來源：CASA，基本半導體，中國銀河證券研究院

2.3 新能源汽車仍然是SiC最大應用市場

SiC 器件主要用于電動汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網、數據中心、充電樁等領域。根據Yole 報道，2021 年SiC 器件市場規模約為10.9 億美元，2027 增長到62.97 億美元，2021—2027 年復合增長率達到34%。在多種應用領域中，汽車是最大的應用市場，市場規模從2021 年6.87 億美元增長到2027 年49.7 億美元，市場份額從2021 年63%，增長到2027 年79%，如圖8 所示。SiC 功率器件在電動汽車領域的市場規模與增長速度明顯高于高壓充電樁、光伏發電和交通軌道領域，是SiC 產業發展的最大市場最大驅動力。

圖8 SiC器件市場概況 來源：Yole report

2.4 產業鏈垂直整合成SiC行業主流趨勢

SiC 器件最大的應用市場是新能源汽車市場，車規功率半導體具有如下特征：產品設計要求高安全性和高可靠性；批量生產要求高穩定性和一致性；供貨周期通常一般10~15 年。上述特征更適合采用產業鏈垂直整合模式（IDM），也就是從設計、制造到封裝都由一家公司完成，這種模式可以控制從芯片設計到模塊封裝的全部流程，更符合汽車對車規半導體高可靠要求，目前國際大廠Wolfspeed、羅姆、ST 等都采用IDM 模式。SiC 產業鏈垂直整合成行業趨勢，未來5 年有可能呈現加速趨勢，如圖9 所示。國內外企業通過收并購等方式進行襯底、外延及器件全產業鏈布局；許多整車廠或Tier1 的企業也開始轉向自主研發或與上游的SiC 材料和器件企業簽署戰略合作協議^[18]，加強對零部件的安全性與成本以及供應穩定性的掌控。

圖9 SiC器件市場概況 來源：yole report

3 對我國SiC產業發展建議

3.1 引導產能集中布局，避免產業資源分散

SiC 產業屬于資本密集型、技術密集型、人才密集型產業，該領域的領軍人才緊缺，核心關鍵技術還有待突破，各種關鍵設備與材料近年來由于項目集中上馬導致交期延長。行業主管部門應防范低端產能、無效產能盲目建設，有序引導和規范國內產能實現區域集中與主體集中布局。同時，強化技術創新引導，將緊缺有限的產業資源集中用在產業鏈關鍵環節上，用在有競爭力的企業主體上，避免沒有競爭力的企業盲目擴展，分散有限產業資源，擾亂行業生態。

3.2 盡快布局 8 英寸SiC全產業鏈

近兩年，國際行業龍頭掀起一輪8 英寸SiC 晶圓投資熱潮，除 Wolfspeed 位于美國紐約州的8 英寸晶圓廠實現小批量供貨外，包括ST、英飛凌、Soitec、三菱電機等新老廠商都在積極推進8 英寸SiC 開發布局與產線建設。行業主管部門應引導國內龍頭企業圍繞8 英寸SiC 進行關鍵環節布局，我國企業則應加大投入力度，盡快實現8 英寸SiC 襯底技術的突破。同時，國內器件廠商應與襯底、外延等原材料廠商積極配合，協同創新，共同開發8 英寸SiC 材料、工藝等技術，在研發、技術、工藝、質量、產業化等多個維度實現全面突破。

3.3 加強SiC MOSFET產業技術公關

SiC 功率器件包括SiC 二極管（SBD） 和SiCMOSFET, 目前我國二極管產品已經產業化，并實現大規模商用。SiC MOSFET 在關鍵技術方面還存在一些問題，具體表現為產品成熟度有待提升，器件可靠性、封裝和驅動裝和驅動等問題尚未完全解決，器件性能優勢在實際應用中還未得到充分發揮。相關企業應進一步加大SiC MOSFET 大規模制造能力建設和產品設計開發，推進產品規模上量，并向汽車電子、光伏、儲能等應用市場加速滲透。

3.4 加強下游應用企業與芯片企業協同

目前，我國SiC 產業“芯片- 整機- 系統”產業鏈協同格局尚未形成，內需市場優勢尚未得到充分發揮。我國新能源汽車、光伏、儲能等應用企業應與SiC 芯片、模塊企業聯動發展和協同創新，多為國產SiC 芯片提供驗證機會，或者通過聯合承擔國家專項，解決產業行業共性技術難題。在行業內實行“下游考核上游，整機考核部件，應用考核技術，市場考核產品”的用戶考核制，通過用戶和市場的考核驗證，研發成功一批經得起市場檢驗的高可靠產品，從而加速國產SiC 芯片產業化進程。

參考文獻：

[1] Wolfspeed對國產SiC的啟示.

[2] Wolfspeed 宣布計劃在德國薩爾州建造全球最大、最先進的碳化硅器件制造工廠.

[3] 意法半導體的芯片制造布局.

[4] 意法半導體CEO：將擴增碳化硅產能.

[5] SiC沖64億！意法半導體在第三代半導體方面有哪些動作？

[6] 144億元！英飛凌擴產SiC、GaN.

[7] 英飛凌：2030年碳化硅市占率將達到55%.

[8] 又投32億！安森美第5次擴建SiC廠.

[9] 布局碳化硅十八年 安森美如何改變芯片未來.

[10] 強勢擴張第4代SiC，羅姆2023年量產8英寸碳化硅襯底.

[11] 羅姆收購日本一工廠！擴產碳化硅功率器件.

[12] 羅姆：SiC產能將擴25倍，以應對460億市場需求.

[13] 碳化硅大廠的今天與明天之后.

[14] 碳化硅行業深度研究報告：能量轉換鏈的材料變革.

[15] 第三代半導體何時邁向大硅片？

[16] 碳化硅8英寸時代臨近，中國廠商不應錯過“早班車”

[17] Power SiC 2022, Market and Technology Report.

[18] 擴產并購之際，碳化硅生態迎來更多形式垂直合作.

（本文來源于EEPW 2023年10月期）