在當(dāng)前綠色低碳化轉(zhuǎn)型的大背景下，以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體，作為新材料和新技術(shù)擁有巨大的市場機(jī)遇，已開始大量應(yīng)用于新能源、電動汽車、充電樁和儲能等領(lǐng)域。

作為碳化硅芯片的主要供應(yīng)者之一，英飛凌也在加強(qiáng)技術(shù)革新與市場布局。

在碳化硅方面，英飛凌目前有超過5家合格的碳化硅晶圓和晶錠供應(yīng)商，有穩(wěn)定的碳化硅原材料供應(yīng)；其可以通過Cold Split冷切割技術(shù)提高生產(chǎn)效率；其優(yōu)異的溝槽工藝，在兼顧可靠性的同時，可以讓每塊晶圓生產(chǎn)的芯片比平面晶體多30%；同時，其也擁有一流的內(nèi)部封裝解決方案；全新的.XT技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)最高功率密度。

在產(chǎn)能方面，英飛凌表示，其也看好碳化硅市場，并依托世界級晶圓廠作為現(xiàn)有優(yōu)勢的補(bǔ)充，為碳化硅市場的強(qiáng)勁增長做好了充分的準(zhǔn)備。

據(jù)了解，英飛凌在菲拉赫（奧地利）和居林（馬來西亞）的工廠，都在擴(kuò)大碳化硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體的產(chǎn)能，并計(jì)劃在質(zhì)量驗(yàn)證通過后的3年內(nèi)，全面過渡到200毫米(8英寸) 產(chǎn)能。在英飛凌的居林工廠，從 2025 年第1季度開始，將推出 200毫米(8英寸) 的產(chǎn)品。

去年8月，英飛凌宣布將在2022年2月宣布的原始投資基礎(chǔ)之上，在未來5年內(nèi)，再投入多達(dá)50億歐元進(jìn)行居林第3廠區(qū)的2期建設(shè)，打造全球最大的200毫米(8英寸)碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓廠。這座生產(chǎn)基地將幫助英飛凌實(shí)現(xiàn)在2030年前擁有全球30%碳化硅市場份額的目標(biāo)。

據(jù)了解，英飛凌已經(jīng)獲得了來自汽車和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域約50億歐元的碳化硅Design-win訂單，以及來自相關(guān)客戶約10億歐元左右的預(yù)付款，這些都將助力其擴(kuò)建碳化硅工廠。

碳化硅在新能源汽車上被廣泛應(yīng)用。這兩年，隨著新能源汽滲透率的快速提升，也促使碳化硅或?qū)⒊霈F(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。


碳化硅加速裝車

資料顯示，碳化硅應(yīng)用于新能源汽車關(guān)鍵電力系統(tǒng)，包括主驅(qū)逆變器、車載充電器（OBC）和DC-DC轉(zhuǎn)換器。

“隨著新能源汽車功率平臺從600V提升到800V，甚至達(dá)到1200V，對功率芯片性能要求不斷提升。碳化硅功率器件具備高效率、低能耗、耐高溫特性，成為眾多新能源車廠商布局的重點(diǎn)方向。”萬創(chuàng)投行研究院高級分析師毛怡卉告訴記者。

在4月舉辦的北京車展上，多家車企披露碳化硅新動態(tài)。嵐圖汽車發(fā)布的全棧自研最新一代嵐海動力系統(tǒng)搭載800V高效率碳化硅電驅(qū)系；蔚來汽車展示了自研的1200V碳化硅功率模塊；吉利汽車碳化硅混合驅(qū)動集成關(guān)鍵技術(shù)亮相。

小米汽車表示，SU7全系采用碳化硅高壓平臺，驅(qū)動電機(jī)均使用碳化硅功率模塊。士蘭微表示，汽車級碳化硅功率產(chǎn)品需求量迅速放大，預(yù)計(jì)5月公司碳化硅主驅(qū)模塊裝車規(guī)模將突破8000輛，6月將超過2萬輛。

“2024年將是新能源車大規(guī)模切換碳化硅的元年。”趙奇表示，預(yù)計(jì)下半年公司碳化硅月均出貨量將提升至萬片。“公司碳化硅業(yè)務(wù)2024年?duì)I收目標(biāo)是突破10億元關(guān)口，爭取2027年達(dá)到全球市場份額30%左右。”


8英寸漸成趨勢

業(yè)內(nèi)人士表示，碳化硅器件成本偏高，成為其大規(guī)模應(yīng)用的阻礙。趙奇介紹，目前碳化硅器件價(jià)格普遍為硅器件的4倍、5倍，業(yè)內(nèi)目標(biāo)是將碳化硅器件成本降到硅器件的2.5倍甚至2倍以內(nèi)。

在趙奇看來，碳化硅器件實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能優(yōu)勢及成本優(yōu)化的最佳路徑是將芯片制造從6英寸晶圓轉(zhuǎn)到8英寸。同時，提升良率，且器件類型從平面型轉(zhuǎn)向溝槽型，助力碳化硅整體成本優(yōu)化。

多家上市公司加速布局8英寸碳化硅產(chǎn)能。士蘭微5月21日晚間公告稱，公司與廈門半導(dǎo)體投資集團(tuán)有限公司、廈門新翼科技實(shí)業(yè)有限公司簽署《投資合作協(xié)議》，擬在廈門市海滄區(qū)建設(shè)一條以SiC-MOSEFET為主要產(chǎn)品的8英寸碳化硅功率器件芯片制造生產(chǎn)線，產(chǎn)能規(guī)模為6萬片/月。

湖南三安半導(dǎo)體責(zé)任有限公司是三安光電旗下專注于碳化硅業(yè)務(wù)的子公司。三安光電董秘李雪炭告訴記者，湖南三安正在擴(kuò)產(chǎn)，將全部導(dǎo)入國際領(lǐng)先的8英寸生產(chǎn)設(shè)備和工藝，計(jì)劃今年三季度投產(chǎn)，達(dá)產(chǎn)后將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)48萬片的規(guī)模。“公司8英寸碳化硅襯底的外延工藝也已完成調(diào)試，相關(guān)樣品已經(jīng)送往主要海外客戶進(jìn)行驗(yàn)證。”

據(jù)了解，芯聯(lián)集成8英寸碳化硅工程批產(chǎn)品已于4月20日順利下線。“公司系國內(nèi)首家開啟8英寸碳化硅的晶圓廠，將進(jìn)一步優(yōu)化下游客戶成本，加速碳化硅技術(shù)大規(guī)模滲透。”趙奇說。

五大廠商加快布局速度

據(jù)TrendForce集邦咨詢研究顯示，2023年全球SiC功率元件產(chǎn)業(yè)在純電動汽車應(yīng)用的驅(qū)動下保持強(qiáng)勁成長，前五大SiC功率元件供應(yīng)商約占整體營收91.9%，其中意法半導(dǎo)體以32.6%市占率持續(xù)領(lǐng)先，onsemi則是由2022年的第四名上升至第二名。


走在前列的ST意法半導(dǎo)體

意法半導(dǎo)體是全球最早進(jìn)入SiC市場的公司之一，在SiC領(lǐng)域擁有超過20年的研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。今年5月末，其宣布投資50億歐元在意大利卡塔尼亞建設(shè)世界首個全流程垂直集成的SiC工廠。據(jù)悉，意大利政府將在歐盟《芯片法案》框架內(nèi)向意法半導(dǎo)體提供20億歐元的補(bǔ)貼。該工廠將于2026年開始生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)首創(chuàng)的8英寸SiC晶圓的量產(chǎn)，目標(biāo)是到2033年達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)，滿負(fù)荷生產(chǎn)時每周可生產(chǎn)多達(dá)15000片晶圓，年產(chǎn)能48萬片。

意法半導(dǎo)體2023年SiC產(chǎn)品領(lǐng)域的財(cái)報(bào)十分亮眼。數(shù)據(jù)顯示，2023年意法半導(dǎo)體SiC產(chǎn)品營收超11億美元，同比增長60%以上。這一業(yè)績反映了SiC市場的快速增長，以及意法半導(dǎo)體在這一市場的領(lǐng)先地位。并且，意法半導(dǎo)體對其SiC業(yè)務(wù)的未來充滿信心，認(rèn)為SiC市場將繼續(xù)保持高速增長，尤其是在汽車和飛機(jī)電氣化方面的需求將持續(xù)增加。公司設(shè)定了明確的SiC營收目標(biāo)，即在2025年實(shí)現(xiàn)SiC產(chǎn)品營收達(dá)20億美元，到2030年達(dá)到50億美元。

意法半導(dǎo)體的擴(kuò)產(chǎn)步伐一直走在前列，除了上述在意大利卡塔尼亞投資50億歐元建設(shè)世界首個全流程垂直集成的SiC工廠之外，其也在新加坡的工廠增添了前端設(shè)備，并提高了摩洛哥和中國工廠的后端產(chǎn)能。此外，ST與三安光電在中國成立的8英寸SiC合資工廠有望最快在今年年底通線，屆時ST可結(jié)合位于當(dāng)?shù)氐暮蠖畏鉁y產(chǎn)線以及三安光電提供的配套襯底材料工廠，達(dá)到垂直整合效益。


加速趕追的onsemi安森美

onsemi十分看好SiC市場的發(fā)展前景，近三年來，其致力于推動在捷克、韓國、美國三地的擴(kuò)產(chǎn)，并一直積極加強(qiáng)與歐洲、美國、中國等本土供應(yīng)鏈的協(xié)作，以及時滿足終端客戶的需求。其中，onsemi在中國市場的發(fā)展十分值得關(guān)注，目前，onsemi已經(jīng)與中國三家領(lǐng)先的新能源汽車企業(yè)簽訂了長期供應(yīng)協(xié)議，并將這種關(guān)系擴(kuò)展到本土排名前列的傳統(tǒng)汽車制造商，還推動了國內(nèi)首款采用SiC技術(shù)的本土品牌電動車的落地。

據(jù)TrendForce集邦咨詢分析，onsemi近年來SiC業(yè)務(wù)進(jìn)展迅速，這主要?dú)w功于其車用EliteSiC系列產(chǎn)品。onsemi位于韓國富川的SiC晶圓廠在2023年完成擴(kuò)建，并計(jì)劃在2025年完成相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證后轉(zhuǎn)為8英寸。自完成對GTAT收購后，目前onsemi的SiC襯底材料自給率已超過50%，隨著內(nèi)部材料產(chǎn)能的提升，公司正在朝著毛利率達(dá)到50%的目標(biāo)前進(jìn)。

近期市場最新消息顯示，onsemi將投資高達(dá)20億美元提高其在捷克共和國的半導(dǎo)體產(chǎn)量，以擴(kuò)大該公司在歐洲的產(chǎn)能，因?yàn)闅W盟正在尋求關(guān)鍵供應(yīng)的自給自足。據(jù)悉，該項(xiàng)目將成為捷克共和國最大的一次性直接外國投資。

公開資料顯示，這是onsemi之前披露的長期資本支出目標(biāo)的一部分，這項(xiàng)投資將以該公司在捷克共和國的現(xiàn)有業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，包括硅晶體生長、硅和SiC晶片制造（拋光和 EPI）以及硅晶片工廠。如今，該工廠每年可生產(chǎn)超過300萬片晶片，包括超過10億個功率器件。項(xiàng)目建成后，onsemi將擴(kuò)大其在東部城鎮(zhèn)羅茲諾夫·波德拉德霍斯泰姆的業(yè)務(wù)，以容納SiC半導(dǎo)體的完整生產(chǎn)鏈，包括用于汽車和可再生能源領(lǐng)域的最終芯片模塊。

onsemi電源解決方案部門負(fù)責(zé)人Simon Keeton向路透社透露，新投資的項(xiàng)目可能于 2027 年開始生產(chǎn)，但沒有透露有關(guān)就業(yè)、生產(chǎn)量或預(yù)期收入的更多細(xì)節(jié)。

據(jù)悉，除了上述最新一次擴(kuò)產(chǎn)外，onsemi在捷克的工廠此前已歷經(jīng)3次擴(kuò)產(chǎn)。2022年9月，onsemi宣布未來兩年將投資4.5 億美元（近32億元人民幣），將捷克工廠SiC晶圓拋光和外延片的產(chǎn)能提高16倍。2019和2021年，onsemi分別2次擴(kuò)建捷克工廠，合計(jì)投資超過1.5億美元（約10.6億元人民幣）。

另外，onsemi美國工廠方面，2022年8月，onsemi哈德遜的SiC新工廠已完成擴(kuò)建，計(jì)劃將襯底產(chǎn)能擴(kuò)充5倍。據(jù)悉，2021年8月，onsemi以4.15億美元現(xiàn)金（約28億人民幣）收購了 GTAT，并著手在哈德遜工廠擴(kuò)建4萬平方英尺的工廠場地，安裝了新的SiC熔爐，目前哈德遜工廠總制造空間已達(dá)到27.2萬平方英尺。

根據(jù)onsemi 2023年財(cái)報(bào)顯示，onsemi去年SiC出貨量超過8億美元，收入同比增長4倍，并且毛利率保持在40%以上，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)了行業(yè)內(nèi)的最高增長。


工業(yè)市場起飛的Infineon英飛凌

英飛凌是行業(yè)內(nèi)十分具有競爭力的SiC技術(shù)供應(yīng)商，Infineon的SiC營收近一半來自于工業(yè)市場。近幾年，英飛凌耗費(fèi)巨資在多地進(jìn)行了英飛凌擴(kuò)產(chǎn)。6月3日，英飛凌最新消息顯示，其已獲得其位于德國德累斯頓的價(jià)值50億歐元的智能功率半導(dǎo)體工廠的最終建設(shè)許可。

英飛凌在馬來西亞居林的新晶圓廠計(jì)劃最初獲得了20億歐元的內(nèi)部資金支持，2023年中旬該廠又獲得了50億歐元的注資用于居林第三工廠的建設(shè)和設(shè)備。該工廠致力于打造全球最大的8英寸SiC功率半導(dǎo)體晶圓廠。英飛凌居林公司高級副總裁兼總經(jīng)理Ng Kok Tiong此前表示，公司新廠的一期建設(shè)將于2024年第三季度完工，并且，二期建設(shè)將在未來幾年也陸續(xù)完工。

但是TrendForce集邦咨詢分析，其馬來西亞居林工廠的主要客戶 SolarEdge陷入困境，對Infineon營運(yùn)產(chǎn)生沖擊。相較之下，Infineon的汽車業(yè)務(wù)發(fā)展較為穩(wěn)健，例如近期小米SU7的design win，另外過去相對落后的產(chǎn)能建設(shè)進(jìn)度反倒讓其在市場逆風(fēng)中處于有利地位。相較于其他幾家領(lǐng)先的SiC IDM廠商，Infineon缺少SiC晶體材料的內(nèi)部生產(chǎn)能力，因此積極推動多元化供應(yīng)商體系，以確保供應(yīng)鏈穩(wěn)定。

除此之外，英飛凌位于奧地利菲拉赫（Villach）工廠的SiC產(chǎn)能還在爬坡中，預(yù)估到2025年?duì)I收可達(dá)10億歐元。英飛凌希望隨著居林超級工廠在2024年底投產(chǎn)，最終帶動其SiC營收于2030年達(dá)到70億歐元，并占據(jù)全球30% SiC器件市場份額。


亟需突破的Wolfspeed

今年3月，Wolfspeed在位于美國北卡羅來納州查塔姆縣的“John Palmour SiC制造中心”舉辦了建筑封頂慶祝儀式。據(jù)悉，“John Palmour SiC制造中心”總投資50億美元，將生產(chǎn)200mm SiC襯底。到2024年底，占地445英畝的一期工程預(yù)計(jì)將完工，預(yù)計(jì)2025年上半年開始生產(chǎn)。屆時，將顯著擴(kuò)大Wolfspeed的材料產(chǎn)能，滿足對于能源轉(zhuǎn)型和AI人工智能至關(guān)重要的新一代半導(dǎo)體的需求。

去年2月初，Wolfspeed宣布計(jì)劃在德國薩爾州建造全球最大、最先進(jìn)的8英寸SiC器件制造工廠，這座歐洲工廠將與莫霍克谷器件工廠（已于2022年4月開業(yè)）、John Palmour SiC制造中心（即美國北卡羅來納州SiC材料工廠）一起，共同構(gòu)成Wolfspeed公司65億美元產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃的重要組成部分。

近期行業(yè)最新消息顯示，Wolfspeed推遲了在德國建設(shè)價(jià)值30億美元的工廠的計(jì)劃。此計(jì)劃最早開始于2023年1月，汽車零部件供應(yīng)商采埃孚和Wolfspeed發(fā)出消息稱，計(jì)劃在德國薩爾州（Saarland）投資30億美元建設(shè)一座晶圓工廠，為電動汽車和其他應(yīng)用生產(chǎn)芯片。

行業(yè)消息顯示，具體原因主要與歐盟芯片制造計(jì)劃受阻相關(guān)。引援外媒報(bào)道，一位官方發(fā)言人表示，計(jì)劃在薩爾州建立的工廠將生產(chǎn)用于電動汽車的計(jì)算機(jī)芯片，該工廠尚未完全被取消，該公司仍在尋求資金。該發(fā)言人補(bǔ)充說，由于歐洲和美國電動汽車市場疲軟，總部位于北卡羅來納州的 Wolfspeed 削減了資本支出，目前正專注于提高紐約的產(chǎn)量。該公司最早要到 2025 年中期才會在德國開始建設(shè)，比原定目標(biāo)晚了兩年。

顯而易見的，Wolfspeed近年來在SiC領(lǐng)域的擴(kuò)產(chǎn)動作十分頻繁，投資金額巨大，但其近年財(cái)報(bào)利潤和股價(jià)均不太理想。據(jù)悉，自2017年至今，Wolfspeed的營收都沒有超過10億美元，并且持續(xù)虧損，盈利不及預(yù)期。而在過去一年里，Wolfspeed的股價(jià)下跌了約50%。實(shí)際上，近年來關(guān)于Wolfspeed考慮出售的消息不絕于耳，傳言中的潛在買家就包括TI德州儀器等國際大廠，歸根究底，還是Wolfspeed的經(jīng)營狀況較為低迷，凈利潤虧損較大。

雖然Wolfspeed在過去兩年里錯失了一些市場機(jī)會，功率元件業(yè)務(wù)市占有所下滑，不過，TrendForce集邦咨詢指出，Wolfspeed仍然是全球最大的SiC材料供應(yīng)商，特別是汽車級 MOSFET襯底，并在8英寸領(lǐng)域具備先發(fā)優(yōu)勢。隨著Wolfspeed的The JP工廠即將投產(chǎn)，有望顯著提高材料產(chǎn)能，并推動莫霍克谷工廠（MVF）的投產(chǎn)進(jìn)程。


穩(wěn)中求進(jìn)的ROHM羅姆

對比上述四家大廠動輒數(shù)倍的增長規(guī)模，羅姆的SiC擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃則顯得溫和許多。2009年，羅姆收購了德國SiCrystal，正式實(shí)現(xiàn)了從SiC晶圓材料到前后端芯片制造組裝等IDM（垂直統(tǒng)合型）產(chǎn)業(yè)鏈的內(nèi)部生產(chǎn)閉環(huán)。這也是羅姆在SiC領(lǐng)域構(gòu)建的技術(shù)壁壘。

去年7月，羅姆宣布收購太陽能電池生產(chǎn)商Solar Frontier在宮崎縣國富町的工廠，計(jì)劃將該工廠用于擴(kuò)大SiC功率器件的產(chǎn)能，未來還將成為羅姆的主要生產(chǎn)基地之一。Solar Frontier曾在該工廠生產(chǎn)CIS薄膜太陽能電池，但已停止運(yùn)營。據(jù)悉，該工廠占地面積約40萬平方米，建筑面積約23萬平方米，其中羅姆計(jì)劃利用現(xiàn)有11.5萬平方米的工廠建筑以及潔凈室，改造成SiC功率器件生產(chǎn)線。據(jù)悉，該工廠預(yù)計(jì)于今年年底開始運(yùn)營，這將成為羅姆第四座SiC晶圓廠。

據(jù)羅姆的估算，通過收購該工廠，2030財(cái)年達(dá)產(chǎn)后新的生產(chǎn)基地將會幫助羅姆將整體SiC產(chǎn)能提升到2021財(cái)年的35倍。為了達(dá)到這個目標(biāo)，羅姆計(jì)劃到2025年開始轉(zhuǎn)向8英寸SiC晶圓，而屆時可能也會在這次收購的工廠中引進(jìn)8英寸晶圓制造設(shè)備。去年羅姆公布過公司的投資計(jì)劃和目標(biāo)，當(dāng)時該公司計(jì)劃到2025財(cái)年（截至2026年3月）前最多向SiC領(lǐng)域投資2200億日元。

羅姆有著堅(jiān)固的營收來源，其不僅掌握了SiC晶圓的生產(chǎn)技術(shù)，更成為和信越化學(xué)以及Sumco一樣的襯底晶圓材料生產(chǎn)商，成為其他半導(dǎo)體制造業(yè)的上游供應(yīng)商。因此，羅姆的營收來源不僅局限于自家SiC半導(dǎo)體成品的生產(chǎn)銷售，這也有利于羅姆大大降低其生產(chǎn)成本。