追趕國際步伐，國產碳化硅產業迎新進展，襯底材料將是未來競爭關鍵
業界消息顯示，天岳先進、天科合達這兩家中國企業正在加緊進行8英寸SiC碳化硅晶圓產能建設，近期相關建設項目取得最新進展。
8月，天科合達位于徐州的碳化硅二期擴產項目開工建設，總投資達8.3億元人民幣。該項目投產后，年產能可達16萬片碳化硅晶圓。該公司已開發出第五代晶體生長爐，可滿足6英寸、8英寸碳化硅制造需求，預計2024年底前可交付小批量8英寸碳化硅基板，2025年第三季度交付量將會穩定。
天岳先進方面，知情人士透露其已開始交付6英寸導電型碳化硅襯底，并增加其上海臨港工廠的6英寸產能，預計到2026年產能可達到每年30萬片晶圓。該公司與英飛凌合作的第一階段，將為其提供6英寸碳化硅晶圓，隨后會過渡到8英寸晶圓，這會有助于降低成品成本。
天科合達與天岳先進都是英飛凌的供應商。在今年5月初，英飛凌與天岳先進以及天科合達簽訂了長期供貨協議，根據協議天科合達和山東天岳將為英飛凌供應用于生產SiC半導體的6英寸(150mm)碳化硅襯底和晶錠，兩家企業的供應量均將占到英飛凌未來長期預測需求的兩位數份額。未來也將提供200mm直徑碳化硅材料，助力英飛凌向200mm直徑晶圓的過渡。
英飛凌目標是到2025財年，碳化硅收入超過10億歐元；到2030年，碳化硅年收入70億歐元，并占據全球30%的碳化硅半導體市場份額。
目前，英飛凌的碳化硅擴產目標還在繼續。其將馬來西亞Kulim工廠擴建列為重點投資項目之一——公司計劃在當地建設全球最大的8寸碳化硅功率廠，Kulim廠計劃投資總額從20億歐元增至70億歐元。之所以如此大手筆投資，適是因為早有客戶為其買單。英飛凌透露，Kulim工廠的擴建計劃已得到施耐德電氣約50億歐元（約合391億元人民幣）的design-win合同與10億歐元左右（約合78億元人民幣）的預付款。
這些預付款將在未來幾年為英飛凌的現金流做出積極貢獻，并將最遲于2030年根據商定的銷售量全額償還。
此外，英飛凌還在擴建其位于德國Dresden的半導體工廠，投資額高達50億歐元；且公司已在奧地利Villach開設了一家新工廠，該廠將轉向生產碳化硅。
SiC熱度催生多方合作
汽車市場占功率 SiC 市場份額的70%
在Yole近期發布的功率 SiC 市場（Power SiC 2023）分析報告指出，主要由電動汽車中的逆變器、車載充電器和 DC/DC 轉換器驅動的汽車市場， 在2022 年占據功率 SiC 市場份額的70%，到 2028 年這一比例將增長至 74% 。
主要 SiC 器件制造商意法半導體（ST）、英飛凌科技（Infineon）、Onsemi、Wolfspeed 和 Rohm 一直忙于與主要 OEM 廠商建立合作關系，這意味著主要 OEM 廠商和供應商對市場未來的收入有著良好的預期。2023 年，大多數電力電子廠商都在推進 SiC 業務，包括排名前 10 的企業。
各大SiC器件廠商展開圍繞汽車OEM的設計布局
下圖展示了各大SiC器件廠商圍繞汽車OEM的設計布局，可以看到，Onsemi在圍繞汽車應用的布局尤為積極，該公司在近幾個月與眾多車企建立高效SiC器件相關合作關系，與現代、極氪、蔚來、德國大眾和寶馬等車企簽署了多項協議。
得益于在SiC領域的積極轉型和布局，Onsemi截止今年8月1日的二季度（Q2）財報SiC營收增速喜人，同比增長近4倍，環比增長近1倍。該公司在Q2簽署了超過30億美元的新SiC長期供貨協議（LTSA），總LTSA收入預計超過110億美元。
多家SiC器件廠商展開圍繞產能供應的并購與合作
過去一段時間，SiC產業在產能供應，尤其是襯底的供應一直緊缺，為此龍頭企業大多與其供應商簽署了長期供貨協議來保障需求。如今隨著這些供應商新增的產能投入量產，以及新玩家也開始進入市場，從襯底、外延到器件的供應合作延伸出更多的種類。
SiC晶圓與器件供應商Wolfspeed與瑞薩簽署的十年SiC供應合約，為后者提供襯底和外延；ST與三安今年簽署的合作協議，三安將為ST提供SiC外延及器件制造；三菱電機在計劃新建一座8英寸SiC晶圓廠的同時，與Coherent簽署合作協議，將大規模采用后者的8英寸SiC襯底。
多家SiC器件廠商布局與汽車Tier 1供應商的合作
隨著新能源汽車創新周期加速，為更好地把控規模成本和品質，汽車Tier 1供應商如博格華納、大陸、聯合電子、緯湃科技、電裝等均早已積極布局以SiC模塊為主的器件供應合作。
Wolfspeed和安森美均與博格華納等簽署了供貨協議；上汽集團與Infineon的股權合作，二者合資成立上汽Infineon汽車功率半導體；還有吉利與芯聚能合資的芯粵能等。
總得來說，SiC生態上下游各類型的合作迅速增加，盡管產能擴張帶來的風險不可避免，但對SiC技術的進一步成熟和應用無疑更為有利。
碳化硅產業鏈出現分化
目前，國內在碳化硅各個環節已經涌現一批代表企業。襯底方面，天岳先進、天科合達在國內相對領先；外延材料方面，瀚天天成、東莞天域比較突出；下游的功率器件廠商有時代電氣、斯達半導、泰科天潤等。
不過，產業鏈人士認為，國內廠商與國外頭部企業仍有較大差距。從廠商們的表現來看，國內各個碳化硅生產環節已經出現分化。
碳化硅二極管是各大碳化硅廠商供應能力最強的產品，但賽道已十分飽和，僅三安光電一家2022年碳化硅二極管累計出貨量就超一億顆。
襯底方面，上述專家表示國內的襯底有效供應不足，無法滿足上下游產能的需求，但已是國內外差距較小領域。國內頭部襯底廠商天岳先進在2022年年報中表示，產能不足是公司業績下滑的重要原因。
碳化硅MOSFET方面，產業鏈人士透露，盡管已有不少國內企業表示可以量產，但是目前仍處于產業初期，尚未通過下游驗證。泰科天潤應用測試中心主任高遠表示，國產碳化硅 MOSFET在特性、一致性、可靠性、應用驗證與國際領先水平尚有差距。
此外，國產碳化硅還存在設備供應鏈安全、產品驗證周期長導致的錯過窗口期等問題。
國產替代空間幾何？
碳化硅行業是一個巨大的增量市場，尤其是隨著新能源汽車產業變革趨勢下，碳化硅正迎來全面爆發期。
據方正證券測算，預計2026年全球SiC襯底有效產能為330萬片，距同年629萬片的襯底需求量仍有較大差距。在業內形成穩定且較高的良率規模化出貨前，整個行業都將持續陷于供不應求。
具體來看，受新能源汽車及發電、電源設備、射頻器件等需求驅動，2026年碳化硅器件市場規模有望達89億美元，其中用于新能源汽車和工業、能源的SiC功率器件市場規模為60億美元，用于射頻的SiC器件市場規模為29億美元。
市場收益方面，TechInsights 表示，碳化硅市場收益在2022年至2027年期間將以35%的復合年增長率持續增長，到2029年，該市場規模將增長到94億美元(考慮各機構預測口徑不同，2029年有望超過100億美元規模)，其中中國將占一半。
如此風口下，國內也涌現出一批碳化硅相應企業，積極規劃碳化硅全產業鏈布局。其中，不少下游廠商反饋，車企正在加速導入國產碳化硅襯底、外延片，上下游廠商持續合作以共同改善良率，希望構建本土供應鏈。
在此次事件主角——8英寸碳化硅襯底方面，據不完全統計，國內有十余家企業與機構正在研發，包含爍科晶體、晶盛機電、天岳先進、南砂晶圓、同光股份、天科合達、科友半導體、乾晶半導體、中科院物理所、山東大學等。賽微電子、三安光電、露笑科技等也有相關產能在投建中。
碳化硅競爭格局如何？
最后，分析2023年中國襯底材料行業的發展趨勢和競爭格局，中國襯底材料行業將迎來新的創新和發展機遇，但市場競爭仍然十分激烈，并將在行業中持續存在。
當前碳化硅市場呈現歐美日三足鼎立的局面，面對下游需求持續增長、碳化硅產品供不應求的形式，國內外廠商均在加速研發、擴產，垂直整合也成為碳化硅行業的主導趨勢。
目前而言，在碳化硅襯底市場主要分為三大梯隊，行業高度集中。
據智研咨詢統計，海外龍頭企業寡頭壟斷，美國Wolfspeeed公司占據全球60%以上的市場份額，2015年推出8英寸碳化硅襯底，位列市場第一梯隊；其他海外領軍廠商如羅姆、II-VI、意法半導體等也相繼開展襯底材料業務，到2021年已具備8英寸襯底的生產能力，海外領軍廠商和我國襯底行業龍頭企業加快產品研發，產品在國際上的市占率也在持續提升，處于第二梯隊；國內企業起步較晚，研發進度相比國外企業較慢，中小型襯底材料生產商技術處于借鑒和完善階段，屬于第三梯隊。
往后看，襯底材料行業的未來發展趨勢也值得關注。
首先，隨著IT產業的加快發展，對襯底材料的需求不斷增加。這意味著，襯底材料具有更高的靈活性、更強的耐電性和更小的體積，同時價格可以較低優勢，未來幾年市場前景將更加廣闊。
其次，2023年全球襯底材料生產廠家正在大力投資研發，致力于開發更多具有魯棒性、可靠性、抗壓性和耐火性的產品，從而獲得高水平的生產設備，加速襯底材料的技術進步。
再次，襯底材料行業的供應商目前正處于瞬息萬變的狀態，廠家也在努力提高各種生產工藝的靈活性If，同時建立起完善的供應鏈體系，以保障襯底材料的及時供應。
最后，受政府政策的支持，2023年襯底材料行業將進一步規范，行業環境將更加良好，優質企業實力將得到進一步提升。
因此，2023年中國襯底材料行業競爭格局將會是多方面共同發展，競爭將更加激烈且更加復雜。研發能力強、生產設備尖端，優質企業實力逐漸提升等將是未來競爭的關鍵因素。
