SiC產業(yè)的發(fā)展歷程
碳化硅（SiC）作為一種獨特的半導體材料，擁有悠久的歷史和復雜的演化過程。最早發(fā)現(xiàn)的碳化硅源于46億年前太陽系剛剛誕生時的一顆隕石，因此它被稱為“經歷46億年時光之旅的半導體材料”。
從1987年到1999年，國外SiC企業(yè)開始在該領域積極布局。Cree公司成功生長出2至4英寸的SiC襯底，西屋電氣、日本電裝、ABB、SiCrystal、道康寧和京都大學等企業(yè)也在研發(fā)SiC晶體。同時，西門子和Sterling開始研發(fā)SiC功率器件，英飛凌則建設了2英寸SiC晶圓生產線。
為了縮小差距，中國在“十五計劃”和“863計劃”的支持下，積極投入SiC技術的研發(fā)。中國科學院物理所、山東大學、中國電科46所和中國電科2所等科研單位承擔了技術追趕的重任。經過多年的努力，我國逐步突破了SiC晶體生長的關鍵技術，成為繼美國、日本和德國之后，第四個能夠自主生長碳化硅晶體的國家。
Wolfspeed：近日，Wolfspeed宣布，董事會已同意Gregg Lowe辭去公司總裁兼首席執(zhí)行官以及董事會成員的職務。此舉發(fā)生在公司面臨電動汽車需求放緩、工業(yè)與能源終端市場訂單減少，以及2025財年第一財季虧損2.82億美元的背景下。盡管根據(jù)《芯片法案》，Wolfspeed可能獲得24億美元的資金注入，但公司在向200mm碳化硅晶圓和設備制造轉型的過程中仍面臨巨大挑戰(zhàn)。近期，Wolfspeed還宣布將為計劃關閉位于美國北卡羅來納州達勒姆的150mm SiC工廠準備1.74億美元的重組費用。同時，公司還表示將裁員約20%（約1000人），并放棄在德國恩斯多夫建廠的計劃，以應對歐洲電動汽車市場需求的放緩。
英飛凌：據(jù)外媒報道，由于半導體市場的低迷，英飛凌決定推遲馬來西亞居林晶圓廠第二階段建設，并削減10%的投資。該公司原計劃在未來幾年內繼續(xù)擴建，投資金額高達50億歐元，完成后該工廠將成為全球最大且最具競爭力的200mm碳化硅功率半導體晶圓廠。然而，英飛凌在2024財年報中顯示，公司全年總營收為149.55億歐元，同比下降8%；凈利潤為31.05億歐元，利潤率為20.8%，盡管市場需求疲軟，該公司依然保持了相對穩(wěn)健的盈利能力。
羅姆：羅姆公司在SiC業(yè)務上的進展及未來規(guī)劃也進行了調整。根據(jù)原計劃，羅姆將在2021至2027年期間為SiC業(yè)務投入5100億日元（約合人民幣239.7億元），現(xiàn)調整為4700億至4800億日元（約合人民幣220.9億元至225.6億元）。此外，原定于2025財年實現(xiàn)1100億日元（約合人民幣51.7億元）銷售目標的計劃，也被推遲至2026至2027年。羅姆的產能擴展計劃也遭遇推遲，其中宮崎第二工廠預計將在2025年投產，而原定“到2025年將SiC產能提升至2021年6倍”的目標將推遲至2026年實現(xiàn)。
本土公司高速入局
中國SiC器件設計與制造技術發(fā)展迅速，產能持續(xù)擴張。盡管與國際大廠相比，國內SiC市場份額仍相對較小，但預計到2026年，中國的SiC產能和襯底產能將達到460萬片，足以滿足約3000萬輛新能源汽車對SiC器件的需求，然而也存在產能過剩的潛在風險。
天岳先進：天岳先進的濟南和濟寧工廠年產能約為6.7萬片，主要生產4-6英寸半絕緣型襯底。上海臨港工廠自2023年5月開始交付6英寸導電型SiC襯底，預計到2026年，導電型碳化硅襯底年產能將超過30萬片。2023年下半年，公司決定將6英寸SiC襯底的生產規(guī)模擴大至96萬片/年。
天科合達：天科合達北京工廠的二期項目正在規(guī)劃中，而徐州工廠二期的總投資為8.3億元，規(guī)劃年產16萬片碳化硅襯底晶片，預計2024年投產。今年2月，由天科合達子公司深圳重投天科負責運營的第三代半導體SiC材料生產基地也在深圳寶安區(qū)啟動，襯底和外延產能達到25萬片。預計到2025年底，天科合達6英寸襯底的有效年產能將達到55萬片。
爍科晶體：爍科晶體的SiC二期項目預計每年新增20萬片6-8英寸SiC襯底的產能，預計2025年實現(xiàn)年產30萬片。根據(jù)長期規(guī)劃，公司還將繼續(xù)投資30億元，形成接近200萬片的年產能。
東尼電子：東尼電子的“年產12萬片SiC半導體材料”項目已于2023年上半年實施完畢，此外還計劃利用東尼五期廠區(qū)擴建，實施年產20萬片6英寸SiC襯底材料的項目。
三安光電：預計到2025年，三安光電二期項目達產后，6英寸SiC襯底以及配套產能將達到36萬片。到2023年底至2024年初，6英寸SiC產能規(guī)劃將擴產至1.8-2萬片/月。在8英寸產線方面，三安光電除了與STMicroelectronics合資，在重慶投資32億美元建設8英寸SiC外延與芯片代工廠外，還將在重慶單獨投資70億元建設8英寸SiC襯底工廠。
士蘭微：士蘭微的8英寸SiC項目已經進入土方工程收尾階段，預計在2025年第三季度初步通線，并于第四季度開始試生產。總投資規(guī)模約120億元，兩期建設完成后將形成8英寸碳化硅功率器件芯片年產72萬片的生產能力。
以上只是中國SiC行業(yè)投資擴產熱情的一個縮影。根據(jù)不完全統(tǒng)計，2023年全球公開披露的SiC相關擴產項目就有121起，總投資金額高達260億美元。
SiC產業(yè)的冰火兩重天表現(xiàn)
國際大廠的困境
以Wolfspeed 為例，作為全球領先的碳化硅企業(yè)，其在8英寸碳化硅晶圓量產方面具有較強的技術能力。然而，盡管如此，該公司面臨的困境依然顯著。Wolfspeed位于莫霍克谷的碳化硅晶圓廠的晶圓開工利用率僅為20%，預計到2024年底也只能提升至25%。這意味著其產能利用率長時間未能達到預期。與此同時，Wolfspeed正面臨著來自中國市場的競爭壓力。隨著國內碳化硅產業(yè)鏈技術的快速提升及價格的急劇下降，Wolfspeed的產品競爭力受到了明顯影響，尤其在價格敏感的市場中，面臨著更大的挑戰(zhàn)。
英飛凌，作為半導體行業(yè)的巨頭，雖有強勁的市場基礎，但也未能幸免于市場低迷的困境。英飛凌近期決定推遲其馬來西亞居林晶圓廠第二階段的建設，并削減了10%的投資。這一調整，盡管未公開詳細原因，但從側面反映出當前半導體市場需求疲軟和市場環(huán)境的不樂觀。
羅姆同樣對其SiC業(yè)務的進展和未來規(guī)劃做出了相應調整。羅姆計劃降低對SiC業(yè)務的投入預算，并推遲了既定的銷售額目標以及產能提升計劃。這些舉措表明，雖然SiC市場前景廣闊，但在短期內面臨的挑戰(zhàn)和不確定性不可忽視。
國內企業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)
中國的碳化硅企業(yè)在激烈的市場競爭中展現(xiàn)出不同的表現(xiàn)。一些企業(yè)正在抓住行業(yè)機遇迅速發(fā)展，而另一些則面臨一定的挑戰(zhàn)。
天岳先進在導電型碳化硅襯底業(yè)務方面取得了顯著進展。2024年上半年，公司實現(xiàn)營收9.12億元，同比增長108.27%；歸母凈利潤1.02億元，同比增長，實現(xiàn)了扭虧為盈。天岳先進積極擴大產能，上海臨港工廠的導電型碳化硅襯底年產能將超過30萬片，并且已決定將6英寸SiC襯底的生產規(guī)模擴大至96萬片/年。
揚杰科技也在碳化硅領域持續(xù)投入，并取得了一定的成績。2024年上半年，揚杰科技實現(xiàn)營收28.65億元，同比增長9.16%；歸母凈利潤4.25億元，同比增長3.43%。公司開發(fā)了多款碳化硅產品，并已與多家Tier 1供應商及終端車企達成測試及合作意向，預計到2025年能實現(xiàn)全國產主驅碳化硅模塊的批量應用。
然而，并非所有國內企業(yè)都能享受如此順風順水的局面。宏微科技的業(yè)績出現(xiàn)了下滑，2024年上半年實現(xiàn)營收6.37億元，同比下滑16.72%；歸母凈利潤僅為0.03億元，同比下降了95.98%。這一變化主要受到下游新能源行業(yè)去庫存、電動汽車價格調整等因素的影響，反映出在市場調整期，部分企業(yè)可能面臨經營壓力。
價格戰(zhàn)與市場需求
目前，碳化硅市場的價格已經進入了下降階段，價格戰(zhàn)成為行業(yè)的一大特點。盡管這一現(xiàn)象并不限于碳化硅產業(yè)，汽車行業(yè)的其他環(huán)節(jié)也在經歷類似的內卷，但價格戰(zhàn)的背后同樣反映了市場需求量的增加。從積極的角度來看，價格的下行趨勢是全行業(yè)共同面臨的壓力，廠商們需要通過更加高效的成本控制和技術創(chuàng)新來應對這一挑戰(zhàn)。業(yè)內人士預測，未來碳化硅的價格可能會趨于平穩(wěn)下降，但不會繼續(xù)出現(xiàn)斷崖式的下跌。
市場價格波動加劇
隨著全球SiC產業(yè)的快速發(fā)展，市場價格波動顯著加劇。國際大廠產能調整和市場競爭的加劇導致SiC產品價格持續(xù)下滑。例如，6英寸SiC基板的價格今年以來已下跌近30%，截至2024年中已跌破500美元，并在第四季度進一步下滑至450美元或更低，接近廠商的生產成本。與此同時，國內企業(yè)產能擴張也加劇了價格下行壓力。然而，盡管價格下降給廠商帶來資金壓力，市場需求的增加使得價格波動反映出行業(yè)的健康增長。業(yè)內人士預計，未來SiC價格會平穩(wěn)下降并趨于穩(wěn)定，而不會繼續(xù)大幅下跌。
技術升級加速向8英寸遷移
隨著市場的調整和技術進步，SiC產業(yè)正在加速向8英寸技術遷移。盡管一些大廠如Wolfspeed和羅姆做出調整，但這并未減緩他們向8英寸SiC晶圓的過渡。羅姆指出，向8英寸遷移不僅能顯著提高良率，還能提升成本競爭力。而國內企業(yè)如天岳先進也在積極推動技術升級，已在8英寸碳化硅襯底方面取得領先地位，成功開發(fā)出自主擴徑制備的高品質8英寸襯底，并采用液相法制備低缺陷密度的8英寸晶體，成為業(yè)內首創(chuàng)。
國內項目加速推進，產業(yè)規(guī)模不斷擴大
中國SiC產業(yè)正加速推進多個大型項目，進一步擴大產業(yè)規(guī)模。2023年，多個SiC項目進入沖刺階段，其中包括天科合達碳化硅晶片二期擴產項目、芯科半導體SiC項目、芯動半導體SiC項目等。這些項目預計將顯著提升國內SiC襯底和晶片的生產能力。例如，天科合達的二期擴產預計年產16萬片SiC襯底，而芯動半導體的SiC項目預計將在2024年3月正式量產。此外，順為科技、韞茂科技等也在穩(wěn)步推進新的SiC項目。國內這些項目的推進，不僅加速了SiC技術的發(fā)展，也為中國SiC產業(yè)的規(guī)模化發(fā)展奠定了基礎。
市場規(guī)模與需求增長
全球SiC市場的增長勢頭強勁，尤其在新能源汽車、光伏、儲能等領域的推動下，需求量不斷攀升。碳化硅作為一種性能優(yōu)越的半導體材料，其在新能源汽車制造、充電樁、工業(yè)應用、交通領域、通信及基建、消費電子等多個領域的應用逐步擴大。根據(jù)Yole的預測，全球SiC市場的規(guī)模將在2025年接近60億美元，并有望在2029年達到100億美元，年復合增長率約為36.7%。其中，新能源汽車領域，尤其是電動汽車（EV）的主逆變器需求，是推動SiC市場增長的主要動力之一。此外，光伏和儲能市場也是SiC功率器件的重要應用領域，隨著這些領域能源轉換效率的提高和成本的降低，SiC的市場前景也愈加廣闊。
技術發(fā)展與應用拓展
SiC技術的進步不斷推動產業(yè)向更高效、更大規(guī)模的方向發(fā)展。尤其是在6英寸向8英寸技術遷移的過程中，SiC的應用領域正在持續(xù)拓展，包括新能源汽車、光伏、通信等重要行業(yè)。全球最大的SiC供應商STMicroelectronics正在加速8英寸碳化硅晶圓的生產，而羅姆公司則在8英寸碳化硅襯底方面也取得了顯著進展，指出良率提升后，8英寸晶圓的成本競爭力大幅增強。
在國內，天岳先進也在推動8英寸碳化硅襯底的技術升級，并在自主擴徑制備技術上取得了重要突破。2022年初，天岳先進公布了其自主擴徑制備的高品質8英寸襯底，并且在今年年中通過液相法成功制備出了低缺陷密度的8英寸晶體，成為業(yè)內首創(chuàng)。
碳化硅的電氣特性與應用
碳化硅具有耐高壓、耐高溫、高頻、抗輻射等優(yōu)異的電氣特性，突破了硅基半導體材料的物理限制，是第三代半導體材料的核心之一。碳化硅可以制成氮化鎵射頻器件和功率器件，這些器件廣泛應用于5G通信、國防軍工、新能源汽車及光伏等領域，需求增速迅猛。碳化硅的產業(yè)鏈可分為三個主要環(huán)節(jié)：碳化硅襯底材料的制備、外延層的生長、器件制造及下游應用市場。在SiC器件產業(yè)鏈中，最大的價值集中在上游的碳化硅襯底（占比約50%）。
碳化硅襯底根據(jù)電阻率的不同，可分為兩類：半絕緣型和導電型。半絕緣型碳化硅襯底主要用于制造氮化鎵微波射頻器件；而導電型碳化硅襯底則可制成功率器件，廣泛應用于新能源汽車、光伏、智能電網、軌道交通等領域。碳化硅的應用場景根據(jù)產品類型可進一步細分，其中射頻器件具備卓越的熱導率，適用于高速、高頻的應用領域。
隨著全球市場對碳化硅需求的不斷增長，SiC技術將持續(xù)演進，推動新一代半導體材料在各行業(yè)的廣泛應用，特別是在能源轉型和智能制造等重要領域。
競爭格局與國際化發(fā)展
全球碳化硅（SiC）產業(yè)的競爭格局呈現(xiàn)出高度集中狀態(tài)，前五大廠商占據(jù)了約70%的市場份額。主要的全球SiC模塊生產商包括STMicroelectronics、英飛凌、Wolfspeed、Rohm、Onsemi、比亞迪、Microchip、Mitsubishi Electric和Semikron Danfoss等。這些廠商在市場中的主導地位使得行業(yè)的競爭愈加激烈，并且隨著市場規(guī)模的不斷擴張和技術進步，企業(yè)面臨的競爭壓力將持續(xù)加大。為了在競爭中脫穎而出，各企業(yè)不僅要加強自身的技術研發(fā)和產品創(chuàng)新，還需要積極部署國際化戰(zhàn)略，拓展海外市場，提高全球市場份額和競爭力。
國際大廠的戰(zhàn)略調整與國內企業(yè)的崛起
在國際大廠如Wolfspeed、英飛凌等面臨產能調整和市場需求波動的背景下，國內企業(yè)正在加速布局并迎頭趕上。盡管目前國內SiC市場份額相對較小，但中國SiC器件的設計與制造技術已迅速發(fā)展，國內相關產能不斷擴張。根據(jù)預期，到2026年，中國SiC產能和襯底產能將達到460萬片，能夠滿足約3000萬輛新能源汽車的SiC器件需求，這也意味著中國可能面臨產能過剩的風險。
國內SiC產業(yè)的快速發(fā)展
近年來，國內多個SiC產業(yè)項目開始加速推進，推動中國SiC市場的進一步擴張。例如，天科合達碳化硅晶片的二期擴產項目已全面封頂，預計年產SiC襯底16萬片；芯科半導體SiC項目即將投產，年產能力為10萬片；芯動半導體SiC項目計劃在2024年3月正式量產；順為科技的SiC項目也在穩(wěn)步推進，預計將在2024年下半年投產；快克芯則啟動了總投資10億元的半導體封裝設備研發(fā)及制造項目；韞茂科技的新工廠也已竣工并投入生產，并發(fā)布了SiC設備等新品。
這些項目的順利推進不僅展示了國內SiC產業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，還表明中國在SiC器件設計與制造技術方面的快速提升和產能擴張。隨著更多國內企業(yè)的加入，預計未來中國將在全球SiC市場中占據(jù)越來越重要的位置。
隨著國內SiC產業(yè)的快速發(fā)展和技術進步，國內企業(yè)將在未來的市場競爭中逐步實現(xiàn)與國際巨頭的差距縮小，甚至有可能在一些領域迎頭趕上。在全球化和國際化的背景下，SiC產業(yè)將面臨更大的機遇和挑戰(zhàn)，企業(yè)不僅要通過技術創(chuàng)新提升核心競爭力，還需要通過全球布局進一步拓展市場份額，為未來的增長打下堅實基礎。
