作為寬禁帶半導(dǎo)體的代表性材料之一，碳化硅（SiC）在剛剛過去的2024年加速滲透到更多領(lǐng)域。在降本提效刺激下，全球碳化硅行業(yè)在2024年維持著“增資擴(kuò)產(chǎn)”的熱潮，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)競相作出新動作，積極擴(kuò)充產(chǎn)能，推動碳化硅產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷向前邁進(jìn)。

在此背景下，2025年，碳化硅產(chǎn)業(yè)將正式進(jìn)入8英寸產(chǎn)能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵階段；與此同時，企業(yè)在迎接產(chǎn)業(yè)化加速落地的過程中也將面臨更大的競爭壓力和新的挑戰(zhàn)。

大廠押注“大尺寸”

碳化硅企業(yè)正在向8英寸晶圓和襯底邁進(jìn)。

為了在電動汽車、工業(yè)、能源等領(lǐng)域搶占更多市場份額，意法半導(dǎo)體、安森美等國際廠商斥巨資建設(shè)8英寸新廠，擴(kuò)充碳化硅產(chǎn)能。

2024年5月，意法半導(dǎo)體宣布將在意大利卡塔尼亞新建8英寸碳化硅功率器件和模塊的大規(guī)模制造及封測綜合基地，而這也是世界首個全流程垂直集成的碳化硅工廠。該項(xiàng)目總投資額預(yù)計(jì)為50億歐元，預(yù)計(jì)2026年運(yùn)營投產(chǎn)，在2033年前達(dá)到全部產(chǎn)能。憑借該項(xiàng)目，意法半導(dǎo)體將實(shí)現(xiàn)其碳化硅制造全面垂直整合的雄心——在一個園區(qū)內(nèi)完成從芯片研發(fā)到制造、從晶圓襯底到模塊的碳化硅功率器件全部生產(chǎn)，賦能汽車和工業(yè)客戶的電氣化進(jìn)程和高能效轉(zhuǎn)型。

同年6月，安森美宣布將斥資20億美元在捷克建設(shè)垂直集成碳化硅制造工廠，借此擴(kuò)大碳化硅產(chǎn)能。12月，安森美又宣布已與Qorvo達(dá)成協(xié)議，將以1.15億美元現(xiàn)金收購碳化硅結(jié)型場效應(yīng)晶體管（SiC JFET）技術(shù)業(yè)務(wù)，以及Qorvo子公司United Silicon Carbide。安森美表示，此舉將加速安森美為新興市場（如電動汽車電池?cái)嚅_和固態(tài)斷路器）做好準(zhǔn)備。

8月，英飛凌正式啟用了居林碳化硅晶圓廠一期工程，該生產(chǎn)基地將幫助英飛凌實(shí)現(xiàn)在2030年之前占據(jù)全球30% SiC市場份額的目標(biāo)。

此外，近期有消息傳出，德國汽車零部件供應(yīng)商博世已與美國商務(wù)部達(dá)成初步協(xié)議，計(jì)劃投資19億美元把加州的羅斯維爾制造設(shè)施工廠改造為生產(chǎn)8英寸碳化硅芯片的半導(dǎo)體工廠。

雖然日本在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域仍然占有舉足輕重的地位，但近年來也面臨著市場和行業(yè)變遷所帶來的挑戰(zhàn)。為此，“焦慮”的日本功率半導(dǎo)體廠商在2024年紛紛增資擴(kuò)產(chǎn)，強(qiáng)化其碳化硅供應(yīng)鏈。

2024年7月，日本羅姆半導(dǎo)體通過其子公司Lapis半導(dǎo)體，與Solar Frontier達(dá)成基本協(xié)議，收購其國富工廠的資產(chǎn)，并將該廠改造為8英寸碳化硅晶圓制造工廠。

同年9月，住友金屬及其全資子公司Sicoxs Coparation宣布，將在Sicoxs的Ohkuchi工廠建設(shè)一條新的8英寸SiCkrest（Sicoxs開發(fā)的直接鍵合的襯底制造技術(shù)）大規(guī)模生產(chǎn)線。另一日企富士電機(jī)則宣布在2024-2026財(cái)年投資2000億日元用于碳化硅功率半導(dǎo)體生產(chǎn)，其中包括在日本松本工廠的8英寸SiC產(chǎn)能，預(yù)計(jì)將于2027年開始生產(chǎn)。

芯聯(lián)集成8英寸碳化硅工程批下線現(xiàn)場

值得關(guān)注的是，我國在8英寸晶圓制造方面也在迎頭趕上。2024年4月，芯聯(lián)集成8英寸碳化硅工程片順利下線，成為國內(nèi)率先開啟8英寸碳化硅生產(chǎn)的晶圓廠，計(jì)劃2025年進(jìn)入規(guī)模量產(chǎn)。

業(yè)內(nèi)人士指出，碳化硅從6英寸轉(zhuǎn)向8英寸是必然趨勢，而8英寸量產(chǎn)將助推碳化硅產(chǎn)品走向規(guī)?；瘧?yīng)用。

碳化硅襯底產(chǎn)能“大提升”

從產(chǎn)業(yè)鏈條上來看，目前碳化硅在升級換擋之際面臨的主要挑戰(zhàn)便是在襯底端。由于碳化硅襯底的技術(shù)和資金壁壘高，襯底產(chǎn)能影響著碳化硅行業(yè)的發(fā)展步伐。近年來，我國碳化硅襯底行業(yè)發(fā)展迅速，已成為全球重要的生產(chǎn)基地。

2024年，碳化硅襯底相關(guān)企業(yè)在產(chǎn)能擴(kuò)張方面積極布局，同時有更多項(xiàng)目進(jìn)入落地階段或取得進(jìn)展。

來源：集邦咨詢

2024年2月，河北同光半導(dǎo)體股份有限公司旗下的碳化硅襯底項(xiàng)目和粉體項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收。6月，南砂晶圓8英寸碳化硅單晶和襯底項(xiàng)目正式投產(chǎn)。該項(xiàng)目規(guī)劃打造全國最大的8英寸碳化硅襯底生產(chǎn)基地，計(jì)劃于2025年實(shí)現(xiàn)滿產(chǎn)達(dá)產(chǎn)。

同年9月，科友半導(dǎo)體宣布成功實(shí)現(xiàn)8英寸高品質(zhì)碳化硅襯底的批量制備，通過優(yōu)化電阻爐溫場、引入緩沖層優(yōu)化長晶工藝、優(yōu)化原料區(qū)域溫度分布，充分發(fā)揮電阻加熱式PVT法碳化硅單晶穩(wěn)定生長的優(yōu)勢。

同年10月，浙江博藍(lán)特半導(dǎo)體科技股份有限公司旗下年產(chǎn)15萬片碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目已投入生產(chǎn)。11月，天科合達(dá)“碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)二期項(xiàng)目”在北京開工。天科合達(dá)總經(jīng)理?xiàng)罱ū硎?，公司核心產(chǎn)品為6-8英寸碳化硅襯底，已向國內(nèi)外多家企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)批量供應(yīng)，為國產(chǎn)碳化硅材料在功率器件、微波射頻器件等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

在12英寸碳化硅襯底方面，我國已取得最新成果。2024年11月，天岳先進(jìn)發(fā)布了12英寸（300mm）N型碳化硅襯底產(chǎn)品，標(biāo)志著碳化硅產(chǎn)業(yè)正式邁入超大尺寸襯底時代。12月，中電科半導(dǎo)體材料有限公司所屬的山西爍科晶體有限公司宣布研制出12英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底，并同期研制成功12英寸N型碳化硅單晶襯底。

業(yè)內(nèi)人士指出，大尺寸的碳化硅襯底商用是必然趨勢，但面臨技術(shù)、資金、市場等方面的挑戰(zhàn)，預(yù)計(jì)12英寸碳化硅襯底小規(guī)模生產(chǎn)時間將落在2027年。

伴隨碳化硅襯底整體產(chǎn)能的提升，價(jià)格下探也將成為趨勢，這將讓碳化硅的應(yīng)用范圍擴(kuò)大以及市場規(guī)模提升。但與此同時，價(jià)格下探也會給襯底廠商造成一定的壓力。

產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)“齊用力”

隨著碳化硅在新能源汽車、工業(yè)、通信、能源等領(lǐng)域加速滲透，其市場規(guī)模將持續(xù)提升，但應(yīng)用擴(kuò)大的關(guān)鍵是降本提效。為此，2024年，相關(guān)企業(yè)在碳化硅外延、器件等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均持續(xù)展開投入。

8英寸碳化硅晶體(來源：科友半導(dǎo)體）

外延生長作為承上啟下的重要環(huán)節(jié)，是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的中堅(jiān)力量。目前，我國企業(yè)在6英寸碳化硅外延生長上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)逐步放量，并開始在8英寸外延方面發(fā)力。

2024年8月，廣東天域半導(dǎo)體總部和生產(chǎn)制造中心項(xiàng)目即將試產(chǎn)。該項(xiàng)目總投資80億元，建成后用于生產(chǎn)6英寸/8英寸碳化硅外延晶片，產(chǎn)能達(dá)150萬片/年，未來預(yù)計(jì)年產(chǎn)值約100億元。

同年12月底，碳化硅外延片鏈主企業(yè)瀚天天成電子科技（廈門）股份有限公司官宣，順利完成pre-IPO融資，主要用于產(chǎn)能擴(kuò)大，將加快在廈門投資建設(shè)8英寸碳化硅外延片生產(chǎn)線。

近期，重慶8英寸碳化硅項(xiàng)目迎來最新進(jìn)展，預(yù)計(jì)2025年2月底通線。這一總投資約300億元的項(xiàng)目由三安光電和意法半導(dǎo)體在重慶合資建廠，全面整合了8英寸車規(guī)級碳化硅的襯底、外延、芯片的研發(fā)制造。此外，2024年9月，重慶三安項(xiàng)目（系8英寸碳化硅襯底配套工廠）已實(shí)現(xiàn)襯底廠的點(diǎn)亮通線。

碳化硅功率器件市場也保持了較快增速。市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole預(yù)測，到2029年，碳化硅功率器件市場規(guī)模將達(dá)到100億美元，2023-2029年年均復(fù)合增長率為25%。2024年，隨著碳化硅器件制造需求增長，國內(nèi)廠商加速投產(chǎn)擴(kuò)產(chǎn)步伐。

2024年4月，智新半導(dǎo)體第二條生產(chǎn)線投用，規(guī)劃產(chǎn)能40萬只，兼容生產(chǎn)400V硅基IGBT模塊和800V碳化硅模塊。6月，士蘭微電子在廈門正式啟動了8英寸SiC功率器件芯片制造線項(xiàng)目，總投資120億元，年產(chǎn)能為72萬片8英寸SiC功率器件芯片。同年6月，聞泰科技旗下安世半導(dǎo)體宣布，計(jì)劃投資2億美元研發(fā)碳化硅、氮化鎵等下一代寬禁帶半導(dǎo)體，并在漢堡工廠建立生產(chǎn)設(shè)施。

縱觀2024全年，碳化硅在AI電源里的應(yīng)用有抬升勢頭；在微型逆變器領(lǐng)域，碳化硅功率器件也具有明確的增長趨勢；同時由于高質(zhì)量P型襯底的出現(xiàn)，碳化硅IGBT、GTO在電網(wǎng)領(lǐng)域具有商業(yè)化應(yīng)用前景。在一眾產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的持續(xù)投資建設(shè)下，碳化硅產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)走強(qiáng)，但競爭也愈加激烈。

責(zé)任編輯：楊鵬岳