此前我們談論碳化硅應用推進節奏時,幾乎大家都會提到一個關鍵詞就是“價格高昂”。而在“降本”這個大方向上,襯底因為價值量高,占到整個碳化硅器件價值的50%以上,成了重中之重。實際上,從材料角度看,碳化硅材料的降本相比較硅而言難度更高,這主要體現在長晶速度慢、生長條件嚴苛、易產生多型夾雜缺陷影響良率,切磨拋難度更大等多個方面。
但近期,“碳化硅襯底和外延材料報價有松動。”?是InSemi在進行行業調研時大家的普遍感受。近兩年碳化硅材料憑借禁帶寬度、擊穿電場、導熱率等方面更高的性能表現,在各大下游中的應用推進迅速。可以說目前碳化硅除了價格比IGBT更高之外已經幾乎沒有任何缺點,在實用性、下游客戶接受度等方面均有良好表現。為進一步推動碳化硅的應用滲透加快,襯底降本是必行之路。
根據了解,目前市場價格有松動的主要原因在以下幾個方面:
但今年來國產碳化硅材料出現了多個飛躍性的進展,首先是國內頭部企業拿下海外訂單,特別是天科、天岳等頭部公司打入英飛凌、博世等全球頭部汽車芯片生產廠家的供應鏈,意味著國產襯底的產品質量可以滿足車規級SiC MOS的生產,在可靠性和一致性上面得到了客戶的認可。其次,在襯底的厚度、尺寸方面,國內也有多個公司傳出了新進展。國內幾乎主流的襯底企業均已推出了自己的8英寸樣片,頭部企業已經開始逐步迭代8英寸產品質量以滿足下游缺陷和可靠性的要求,同時,在厚度方面,天岳在上月的Semicon展會上,高超博士在演講時表示,公司利用新技術已將晶錠高度長至60mm產能將進一步擴大。在切磨拋等領域,國內襯底企業也在逐步嘗試更先進的設備,以求減少損耗,增加良率,減少成本。
年初開始,碳化硅襯底的國際價格大約為700美元一片,這個價格幾乎所有的襯底企業都表示沒有利潤。沒有利潤的主要原因在于除了購買晶體生長設備和原輔材料外,襯底投資還包括大量的研發成本。根據摩根士丹利的咨詢報告,國內主流的碳化硅襯底公司的研發收入比很高,月產量達到1-2萬片時才能達到一定的規模經濟。今年上半年,由于下游需求的爆發,國內碳化硅襯底的頭部廠商的產能多數被長單的形式預定銷售,并不斷在擴充產能。以天科為例,加上后續要上的北京二期、徐州二期及深圳重投天科的長晶產能,公司長晶的產能規劃已超60萬片。
按照實際出貨情況看,以天科為代表的頭部國產襯底企業,6英寸導電型襯底月出貨量已超過或接近10000片/月,規模量產后,對研發成本的投入可以進行一定程度的打平,從而促成襯底降本的達成。
下游二極管市場“價格戰”倒逼襯底降本節奏加快
目前,國產碳化硅二極管已經能夠穩定交付,整體產業鏈也較為完善。但隨著越來越多功率器件廠商入局碳化硅,以及大量碳化硅初創企業涌現,國內從事碳化硅二極管業務的廠商多達上百家。價格也越來越低,目前國內碳化硅廠商都是貼錢賣,二極管已經成為紅海市場。國內SiC SBD 產品?2017 年的價格在 4.1 元/A 左右,2020 年下降到了?1.58 元/A,2023年上半年,根據調研,目前國內廠家普遍報價在0.5-0.6元/A。
由于目前二極管是國內碳化硅廠商的出貨主力,同時二極管的主要市場在光伏、儲能、直流充電樁模塊、氫燃料電池DC-DC模塊和UPS電源等行業,對成本十分敏感,目前,在光伏MPPT電路中,1200V SiC二極管(20A、30A)已經得到了廣泛應用,隨著組件電流的不斷提升,40A、50A等更大電流的SiC二極管需求也會越來越多,對降本的要求會進一步提高。實際上,各大襯底企業應該都清楚在未來的市場競爭中,6英寸只是進入這個市場的敲門磚,隨著產能的擴大,價格一定會很快進入下降通道,未來幾年內,應該是6英寸產品走量,8英寸產品走利。實際上,今年開始國內外8英寸SiC動作頻頻,全球各大廠商都在積極布局,加速推動8英寸SiC的開發量產進程。與第一季度不同的是,今年2季度開始,隨著Wolfspeed8英寸產品開始向國內量產交付,國內的8英寸材料產品也已經開始出現實質性訂單。7月6日,瀚天天成宣布,他們在上周簽署了多項長期合約,其中包括價值超過1.92億美元(約13.91億人民幣)的8英寸SiC長期合約。
據瀚天天成介紹,瀚天天成2023年在手訂單已達35萬片,全球占比高達43.7% 及32.7%。瀚天天成簽訂的2023年度訂單超過了原全球龍頭企業年產能的3倍多。
●?中電化合物:8吋SiC即將交付韓國Power Master
近日,中電化合物董事潘堯波在南沙某論壇上表示,今年8月份,他們第一批8英寸碳化硅外延片將會向客戶交貨。
6月19日,中電化合物與韓國Power Master公司簽署了關于SiC的戰略合作協議。根據協議,前者將向后者供應包括8英寸SiC材料在內的半導體產品。
這都意味著國內的8英寸襯底將加快量產腳步,很快會出現8英寸襯底的量產產品。在6月15號Insemi組織的會議上,還是有很多應用端客戶表示,碳化硅商業應用的最大問題之一是成本,站在下游的角度上看,何時能講碳化硅的成本降低到硅的1.5倍左右,就能迎來真正的“甜蜜點”。
雖然目前看有一定空間,但目前我們可以看到國內產業鏈同行們一直在努力。襯底端現在可謂是直徑能擴就擴;厚度能長盡長。應該很快在某個方向國內企業會有驚人的突破。

行業共識是,碳化硅功率器件可顯著提高電能利用率,已成為功率半導體行業的主要發展方向。在可預見的未來,電動汽車汽車是碳化硅功率器件的主要應用場景。隨著碳化硅器件制造工藝技術的逐步成熟,掣肘碳化硅規模應用的成本也將日漸降低,未來碳化硅功率器件前景可期。
*免責聲明:本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點,碳化硅芯觀察轉載僅為了傳達觀點,僅代表碳化硅芯觀察對該觀點贊同或支持,如果有任何異議,歡迎聯系碳化硅芯觀察。