碳化硅竞争升级，中国企业施压国际大厂

作为第三代半导体材料的典型代表，碳化硅（SiC）与硅（Si）相比，拥有更加优异的物理和化学特性，使得 SiC 器件能降低能耗 20% 以上，减少体积和重量 30%~50%，可满足中低压、高压、超高压功率器件制备要求。SiC 器件可广泛应用于电动汽车、轨道交通、智能电网、通信雷达和航空航天等领域。

SiC 主要用于功率器件制造，与传统硅功率器件制造工艺不同，SiC 器件不能直接在 SiC 单晶材料上制造，必须在导通型单晶衬底上额外生长高质量的外延材料，在外延层上制造器件。

在 SiC 产业链上，关键部分主要集中在上游，其中，衬底生产成本占总成本的 47%，外延片成本占 23%，合计占 SiC 产业链总成本的 70% 左右。衬底制造技术壁垒很高，价值量最大，既决定了上游原材料制备的方式及相关参数，也决定着下游器件的性能，是 SiC 大规模产业化推进的关键。

SiC 衬底方面，6 英寸产品已实现商用化，在此基础上，国际大厂都在推 8 英寸产品，但距离全面商业化还有一段距离。SiC 外延片方面，情况类似，6 英寸产品实现商用化，也处在 8 英寸产品商用推广阶段。

SiC 功率器件主要应用于新能源汽车、充电桩、工业场景、交通领域等，其中，新能源汽车应用占比最高，市场份额达 41.5%，由于 SiC 是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料，技术也已经趋于成熟，使其成为实现新能源汽车最佳性能的理想选择。目前，SiC 器件在 EV/HEV 上主要用于功率控制单元、逆变器、DC/DC 转换器、车载充电器等。此外，光伏+储能也是 SiC 功率器件的主要应用领域，占比达 23.1%。

受汽车应用推动，尤其是 EV 主逆变器的需求，SiC 市场在高速增长，据 TrendForce 统计，2023 年，全球 SiC 功率器件市场规模约为 30.4 亿美元。

SiC 产业格局

按地区划分，亚太是全球最大的 SiC 消费市场，从企业端来看，美国、欧洲和日本相关企业在 SiC 行业处于领先位置。

全球前五大 SiC 厂商占有 70% 左右的市场份额（出货量），这些厂商包括 STMicroelectronics（意法半导体）、英飞凌、Wolfspeed、Rohm（罗姆）、Onsemi（安森美）、比亚迪和 Mitsubishi Electric（三菱电机）等。

美国的代表企业是 Wolfspeed 和安森美。Wolfspeed 宣布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；还在纽约州建设全球首座 8 英寸 SiC 晶圆厂，总投资达到 50 亿美元。Wolfspeed 还在积极强化与下游的合作，例如，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晶圆厂，此外，还与梅赛德斯-奔驰合作，为其供应 SiC 器件。

欧洲厂商通过垂直化整合，加大扩产力度，不断强化在该领域的竞争优势。英飞凌宣布投资 20 多亿欧元，扩大在马来西亚的 SiC 工厂产能，将在 2024 下半年投入运营。意法半导体也在大幅提高晶圆产能，计划到 2024 年将 SiC 晶圆产能提高到 2017 年的 10 倍。

日本的罗姆将投资 500 亿日元强化 SiC 生产，日本富士电机也在考虑将 SiC 产品的投产时间比原计划的 2025 年提前一年。

最近，TrendForce 发布了一份研究报告，据统计，2023 年全球 SiC 功率器件市场保持了强劲增长势头，前五大 SiC 供应商约占整个市场营收的 91.9%，其中，意法半导体以 32.6% 市占率位居第一，安森美则由 2022 年的第四名跃居至第二名，市场份额为 23.6%，紧随其后的是英飞凌（16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、罗姆（8%）。

目前，SiC 衬底的主流产品是 6 英寸的，行业正在向 8 英寸升级，虽然 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 SiC 晶圆能够生产的芯片数量约为 6 英寸的 1.8 倍，向 8 英寸转型，是降低 SiC 器件成本的可行方法。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。

由于采用 8 英寸衬底能够大幅降低单位综合成本，各大厂商都在积极布局 8 英寸 SiC 晶圆。Wolfspeed、英飞凌、博世、安森美等厂商的 8 英寸晶圆量产时间集中于 2024 下半年~2026 年，其中：Wolfspeed 的 8 英寸产品已公布，预计 2024 年第二季度产能利用率达 20％以上，安森美韩国工厂在 2024 年正式运行，预计今年产能为去年的 1.7 倍，2026 年产能规划约为 80 万片，英飞凌表示，今年居林厂开始量产 8 英寸 SiC 器件，预计到 2027 年产能约为 80 万片，是 2023 年初的 10 倍。

由于亚洲，特别是东亚地区是全球 SiC 器件第一大消费市场，同时，日本和中国的 SiC 生产商也在全球产业链中扮演着重要角色，因此，下边将着重介绍该地区的 SiC 器件生产情况。

日本的优势：扎实的半导体工艺技术积淀

日本半导体产业和相关企业有长年形成的制造工艺和技术积淀，在发展以 SiC 为代表的第三代半导体器件方面有其独特优势。

在日本，SiC 产业链上的厂商还是比较多的，如罗姆、三菱电机、东芝、富士电机、瑞萨，以及中央硝子（Central Glass）、DISCO 等，在全球都有着较强竞争力。

罗姆是日本最大的 SiC 功率器件生产商，并通过其德国子公司 SiCrystal 生产 SiC 晶圆。罗姆占据着全球 10% 的 SiC 功率器件市场，以及 15%-20% 的 SiC 晶圆市场。

罗姆计划在 2028 年前投资 5100 亿日元发展 SiC 产业，目标是到 2030 年 SiC 晶圆产能相比 2021 年提高 35 倍，据悉，到 2025 年，罗姆 SiC 产能将提升 6.5 倍。

今年 6 月，罗姆子公司 SiCrystal 宣布，将在德国纽伦堡东北部现有工厂对面扩建厂房。据介绍，新的 SiC 晶圆厂将额外提供 6000 平方米的生产空间，并将配备最先进的技术，以进一步优化 SiC 晶圆的生产。新工厂预计将在 2026 年初完工，到 2027 年，SiCrystal 的总产能将比 2024 年增加约 3 倍。

2023 年 6 月，罗姆与德国汽车零件大厂 Vitesco Technologies 签订了 SiC 功率器件的长期供应契约，在 2024-2030 年期间的交易额将超过 1300 亿日元。2023 年 7 月，罗姆宣布收购太阳能电池生产商 Solar Frontier 在宫崎县国富町的工厂，计划将该工厂用于扩大 SiC 功率器件的产能，未来将成为罗姆的主要生产基地。

另一家厂商三菱电机宣布，在 2026 年 3 月之前将之前宣布的投资计划翻一番，达到约 2600 亿日元，主要用于建设新的晶圆厂，以增加 SiC 功率器件的产能。

2023 年 10 月，日本汽车零组件大厂 Denso 和三菱电机宣布，将分别投资 5 亿美元，入股美国 Coherent（原名 II-VI）的 SiC 业务子公司 Silicon Carbide，分别取得 12.5% 股权（两家日企合计取得 25% 股权）。Silicon Carbide 主要从事 SiC 晶圆等产品的制造，于 2023 年 4 月从 Coherent 公司分拆出来。通过此次投资，Denso 和三菱电机可实现 6 英寸和 8 英寸 SiC 晶圆的长期稳定采购，进一步强化用来控制电动车马达的逆变器竞争力。

日本企业中，还有富士通半导体、日立、京瓷、新日本无线电、菲尼泰克半导体、三垦电气、三社电气制造、精工 NPC、昭和电工、住友金属矿山等多家涉及 SiC 衬底和外延片生产。

基于日本在半导体材料和设备领域的长年积累，相关企业也将其技术和工艺优势转移到 SiC 上。

最近，日本中央硝子开发出了利用含有硅和碳的溶液（液相法）来制造 SiC 衬底的技术。与使用高温下升华的 SiC 使单晶生长（升华法）的传统技术相比，液相法在增大衬底尺寸和提高品质方面更具优势。该技术可使衬底的制造成本降低 10% 以上，良率也会大幅度提升。

由于利用液相法制备 SiC 衬底较为复杂，此前该技术一直未应用在实际生产中。中央硝子运用计算化学，通过推算溶液的动态，成功量产出了 6 英寸 SiC 衬底。在此基础上，该公司打算最早于 2030 年把相关技术扩展到 8 英寸 SiC 衬底的生产。

为了让客户采用以新技术制作的 SiC 衬底，中央硝子已开始与欧美大型半导体企业展开商讨。中央硝子最早将于 2024 年夏天开始向客户提供样品，2027～2028 年实现商业化。

设备方面，日本晶圆设备制造商 DISCO 于 2023 年 12 月推出了新的 SiC 晶圆切割设备，可将切割速度提高 10 倍，首批产品已交付客户。

中国厂商给国际大厂加压

目前，中国 SiC 产业处于不断加速阶段。2023 年，中国 SiC 衬底材料出货 89.4 万片（折合 6 英寸晶圆），比 2022 年的 30 万片增长 297.9%，销售收入为 36.5 亿元，同比暴涨 221.2%。但是，总体来看，中国企业与国外厂商仍有一定差距，特别是在 SiC 功率器件营收方面，如芯联集成预计其 2024 年 SiC 器件营收将增长至 10 亿，然而，仅意法半导体一家厂商在 2023 年的 SiC 营收就达到 11.4 亿美元（约合人民币 82.8 亿元）。

在 SiC 衬底方面，天科合达、山东天岳、山西烁科、河北同光、广州南砂、晶盛机电等厂商已实现批量生产（或小批量生产）。其中，天科合达去年产能已达 16 万片 6 英寸 SiC 晶圆，今年将开始生产 8 英寸产品，山东天岳预计到 2026 年，产能将达到 30 万片 6 英寸晶圆。

Yole 报告显示，在 2023 年全球导电型 SiC 衬底材料市场占有率排行中，天科合达以 18% 的市场份额超过美国 Coherent（16%），跃居全球第二，不过仍低于 WolfSpeed 的 33%。山东天岳则以 14% 的市场份额排名第四。

SiC 外延片方面，东莞天域、瀚天天成、三安光电、河北普兴、中电化合物等厂商已实现量产出货，2023 年 SiC 外延片产能达 400 多万片。

SiC 器件方面，芯联集成、士兰微、积塔半导体、基本半导体、泰科天润、闻泰科技、扬杰科技、东微半导等企业的 SiC 功率器件和模块营收持续提升。

目前，中国本土 SiC 衬底厂商已经具备优秀的 6 英寸产品量产水平，还在与欧美 IDM 大厂共同开发 8 英寸 SiC 技术，例如，天科合达、天岳与英飞凌合作，由天科合达、天岳提供 6 英寸 SiC 衬底材料给英飞凌进行晶圆加工，后续将共同向 8 英寸 SiC 晶圆技术过渡；三安光电与意法半导体达成合作，在重庆合资建 8 英寸 SiC 晶圆厂。

中国电动车市场的庞大需求给 SiC 供应链提供了足够的增长空间，也给国际大厂造成了不小的压力。由于中国企业产能大幅扩张，SiC 衬底价格的下滑速度远超过市场扩张速度。业内人士表示，中国 6 英寸 SiC 晶圆代工价格，已降至每片 1200~1800 美元，比两年前每片 4000 美元左右的价格大幅下降。

2023 年，全球 SiC 衬底供应量为 170 万片，天科合达当年产能估计达 16 万片 6 英寸晶圆，今年开始生产 8 英寸 SiC 晶圆。山东天岳计划到 2026 年，产能将达到 30 万片 6 英寸晶圆。

2023 年初，6 英寸 SiC 衬底价格还在 1000 美元左右，现在只有 500 多美元。不过，业内人士认为，中国的价格竞争已达极限，因为价格再往下降，中国厂商也无利可图。