功率器件雙雄，為SiC押下重注

前言：

從缺芯潮緩解轉(zhuǎn)向下游市場(chǎng)需求疲軟，在半導(dǎo)體賽道的周期性[寒冬]之下，各家企業(yè)相繼采取措施，減產(chǎn)、縮減投資等逐漸成為行業(yè)廠商度過危機(jī)的主要方式之一。

在此背景下，碳化硅（SiC）市場(chǎng)的建廠擴(kuò)產(chǎn)熱潮卻愈演愈烈。

SiC功率器件成熱門，吸引雙雄押下重注

根據(jù)Yole的預(yù)測(cè)，SiC功率器件將很快占據(jù)整個(gè)功率器件市場(chǎng)的30%，到2027年，SiC行業(yè)（從襯底到模塊，包括器件）的產(chǎn)值有望超過60億美元。

SiC器件的工作結(jié)溫在200℃以上，工作頻率在100kHz以上，耐壓可達(dá)20kV，這些性能都優(yōu)于傳統(tǒng)硅器件；

碳化硅器件體積可減小到IGBT整機(jī)的1/3-1/5，重量可減小到40-60%。

隨著新能源汽車的發(fā)展，對(duì)功率器件需求量日益增加，成為功率半導(dǎo)體器件新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

截至2023年上半年，全球已有40款SiC車型進(jìn)入量產(chǎn)交付，可查到交付數(shù)據(jù)的SiC車型上半年累計(jì)銷售118.7萬輛。

熱門的SiC便吸引了歐洲芯片雙雄意法和英飛凌在其中押下重注。

掌握襯底制造能力，就擁有了更大話語權(quán)

擁有襯底制造能力將是走向IDM模式的關(guān)鍵一環(huán)，因?yàn)镾iC襯底在最終的器件中成本占比最高，且為關(guān)乎產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵。

SiC襯底生產(chǎn)需要高度專業(yè)化和技術(shù)復(fù)雜的生產(chǎn)流程，涉及到多個(gè)步驟，包括材料制備、襯底切割和拋光等。

整個(gè)生產(chǎn)流程需要嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)和工藝，確保襯底質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。

同時(shí)，襯底生產(chǎn)的技術(shù)難度和成本也很高，這也使得襯底生產(chǎn)在整個(gè)SiC價(jià)值鏈中具有相當(dāng)高的附加值。

其他行業(yè)往往是下游利潤(rùn)更高，但是SiC襯底是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)門檻較高的一環(huán)。

這些SiC巨頭通過收購(gòu)、合并等方式不斷擴(kuò)大自身規(guī)模，實(shí)現(xiàn)了SiC全產(chǎn)業(yè)鏈的布局，并在全球范圍內(nèi)掌握了SiC技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

Yole估計(jì)，將有數(shù)十億美元投資于晶體和晶圓制造以及設(shè)備加工，到2027年市場(chǎng)潛力將達(dá)到60億美元，高于2021年的約10億美元。

功率龍頭之間的較勁延伸至中國(guó)市場(chǎng)

在2001年，英飛凌就推出了第一顆碳化硅二極管，甚至比意法還早上一年。

但在后續(xù)技術(shù)開發(fā)上，英飛凌的步伐落后了少許，最終導(dǎo)致了意法成為了[第一個(gè)吃到螃蟹]的廠商。

同樣作為[第一個(gè)吃螃蟹的人]，特斯拉打響了SiC MOSFET的第一槍，而意法的SiC模塊也因?yàn)榇钌咸厮估璏odel3而聲名大噪，一舉超越英飛凌，成為SiC新霸主。

英飛凌雖然掉了SiC寶座，但從所有功率元件包括IGBT、SiC、GaN等加起來的份額來看，其功率元件龍頭地位實(shí)難撼動(dòng)。

因此，英飛凌對(duì)奪回SiC寶座，依舊念念不忘。

功率元件龍頭間激烈較勁，且急著在國(guó)內(nèi)這個(gè)全球最大新能源車市場(chǎng)插旗。

在英飛凌的全球營(yíng)收結(jié)構(gòu)中，大中華區(qū)成為英飛凌業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的主要貢獻(xiàn)力量。

其2022財(cái)年142億歐元收入中，大中華區(qū)貢獻(xiàn)37%，是英飛凌營(yíng)收占比最高的區(qū)域。

而意法半導(dǎo)體的前端制造主要分布在瑞典、法國(guó)、意大利和新加坡四個(gè)國(guó)家，

在中國(guó)市場(chǎng)中，意法半導(dǎo)體僅在深圳有一個(gè)封測(cè)廠，其主要是封裝存儲(chǔ)器、標(biāo)準(zhǔn)線性器件、VIPower器件以及SiC功率模塊等。

此次意法半導(dǎo)體聯(lián)合三安光電共建SiC市場(chǎng)，一方面展示了其在SiC市場(chǎng)的雄心壯志，另一方面也是加深在中國(guó)市場(chǎng)的布局。

意法的這一格局意味著其前端制造距離中國(guó)市場(chǎng)還是有點(diǎn)遠(yuǎn)，這也是此次意法與三安合作的重要原因。

意法半導(dǎo)體：與三安光電合資32億在重慶建廠

目前意法半導(dǎo)體(ST)的650V/1200V第三代碳化硅MOSFET正式投產(chǎn)。

第四代產(chǎn)品目前正在產(chǎn)前測(cè)試中，產(chǎn)品頻率可達(dá)1MHz，導(dǎo)通電阻也減少了15%。

而意法在碳化硅領(lǐng)域的選擇，是繼續(xù)深挖平面設(shè)計(jì)碳化硅MOSFET的技術(shù)潛力，包括第四代碳化硅產(chǎn)品，依舊采用了平面結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，單元的一致性較好，雪崩能量比較高。

去年12月，意法半導(dǎo)體與Soitec合作，驗(yàn)證其Smart SiC技術(shù)在未來8英寸基板制造中的應(yīng)用。

今年6月，意法宣布與國(guó)內(nèi)的三安光電股份有限公司合資32億美元在重慶建8英寸碳化硅外延與芯片代工廠，成為國(guó)內(nèi)碳化硅領(lǐng)域最具轟動(dòng)性的一筆投資規(guī)劃。

資金來源包括來自意法半導(dǎo)體和三安光電的資金投入、來自重慶政府的支持以及由合資企業(yè)向外貸款。

其將于2025年完成階段性建設(shè)并逐步投產(chǎn)，2028年達(dá)產(chǎn)，規(guī)劃達(dá)產(chǎn)后生產(chǎn)8英寸碳化硅晶圓1萬片/周。

穩(wěn)步更迭的平面與溝槽技術(shù)，通過收購(gòu)實(shí)現(xiàn)晶圓襯底自產(chǎn)自用，最后配合大手筆的擴(kuò)產(chǎn)，意法的龍頭地位依舊穩(wěn)固。

通過此次合作，意法半導(dǎo)體計(jì)劃受益于進(jìn)一步多元化的SiC晶圓采購(gòu)，而Soitec則可以利用與市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的合作來擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

意法半導(dǎo)體旨在將前端產(chǎn)能擴(kuò)大十倍，到2024年第四季度，40%的襯底將由公司內(nèi)部生產(chǎn)，襯底尺寸也將從150毫米逐漸增加到200毫米。

英飛凌：與天科合達(dá)、天岳先進(jìn)簽訂供應(yīng)協(xié)議

與意法不同的是，英飛凌并沒有選擇突入平面結(jié)構(gòu)的市場(chǎng)，而是選擇了溝槽結(jié)構(gòu)。

與生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，成本較低的平面結(jié)構(gòu)碳化硅MOSFET生產(chǎn)工藝相比，英飛凌的溝槽柵設(shè)計(jì)表現(xiàn)出了前者難以具備的優(yōu)勢(shì)。

英飛凌已開始了第三代1200V平臺(tái)的開發(fā)，預(yù)計(jì)推出時(shí)間為2025年底到2026年初。

受困于產(chǎn)能的英飛凌在2022年開始了公司歷史上最激進(jìn)的投資計(jì)劃。

除了在德國(guó)德累斯頓投入50億歐元建設(shè)歐洲最大的晶圓廠、提高混合信號(hào)產(chǎn)品產(chǎn)能外；

還針對(duì)第三代半導(dǎo)體進(jìn)行分別在奧地利Villach和馬來西亞Kulim進(jìn)行超過20億歐元的投資。

今年5月，英飛凌與中國(guó)公司天科合達(dá)、天岳先進(jìn)簽訂供應(yīng)協(xié)議，兩家公司將供應(yīng)6英寸碳化硅晶圓和晶錠，作為Wolfspeed的補(bǔ)充。

天科合達(dá)和天岳先進(jìn)與英飛凌簽訂了6英寸SiC材料的長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，分別為英飛凌供應(yīng)碳化硅襯底和晶棒以及碳化硅晶圓和晶錠。

英飛凌的投資將在本十年末帶來約70億歐元的年SiC收入潛力，加上計(jì)劃將Villach和Kulim工廠的200mm工廠轉(zhuǎn)換為SiC生產(chǎn)。

其目標(biāo)是在本十年末實(shí)現(xiàn)30%的市場(chǎng)份額目標(biāo),英飛凌有信心公司2025財(cái)年的SiC營(yíng)收將提前實(shí)現(xiàn)10億歐元的目標(biāo)。

投資方向與重點(diǎn)挑戰(zhàn)

2023上半年，SiC企業(yè)融資創(chuàng)新高：超25家相關(guān)企業(yè)完成新一輪融資，總規(guī)模超85億元，涵蓋外延、襯底、器件、設(shè)備等環(huán)節(jié)。

其中，襯底、外延、芯片三個(gè)環(huán)節(jié)技術(shù)含量密集，是投資和創(chuàng)新重點(diǎn)。

如今SiC的市場(chǎng)前景已毋庸置疑，但是就技術(shù)和產(chǎn)品而言仍有許多挑戰(zhàn)未解決。

比如汽車領(lǐng)域更大規(guī)模地采用SiC技術(shù)，從6英寸晶圓轉(zhuǎn)向8英寸，從400V升級(jí)至800V電池系統(tǒng)等等，對(duì)其制造成本、良率、可靠性等要求仍是重大挑戰(zhàn)。

結(jié)尾：

全球主要的SiC器件制造商近幾年在積極擴(kuò)產(chǎn)、并購(gòu)之余，也在與產(chǎn)業(yè)鏈上下游展開形式不同的合作。

這有利推動(dòng)了新技術(shù)的開發(fā)提速和新進(jìn)入者的產(chǎn)品驗(yàn)證，進(jìn)而促進(jìn)了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的繁榮。

兒如何在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的同時(shí)，控制碳化硅的成本，讓更多車企愿意讓碳化硅上車，或許就是未來制勝的關(guān)鍵所在。