國產(chǎn)碳化硅，跑出發(fā)展加速度

初創(chuàng)公司頻獲巨頭青睞、車企競相采用高性能碳化硅模塊……一系列現(xiàn)象表明，碳化硅（SiC）產(chǎn)業(yè)化正在加速。

上海證券報(bào)記者采訪多家上市公司、創(chuàng)投機(jī)構(gòu)人士獲悉，在新能源汽車、光伏等市場需求帶動下，全球碳化硅市場正在快速成長。法國市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole統(tǒng)計(jì)，2021年碳化硅功率器件的市場規(guī)模約10億美元，預(yù)計(jì)到2025年將超過37億美元。在需求的拉動下，國內(nèi)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈正在快速突破中，斯達(dá)半導(dǎo)、新潔能、聞泰科技、露笑科技等產(chǎn)業(yè)鏈公司新成果頻現(xiàn)。

巨頭“不謀而合”的新方向

近期，鋰電巨頭、通信巨頭、整車大廠等盯上了碳化硅，頻頻入股相關(guān)初創(chuàng)公司。

6月29日，深圳市重投天科半導(dǎo)體有限公司發(fā)生工商變更，新增股東寧德時(shí)代、深圳市合和芯源半導(dǎo)體合伙企業(yè)（有限合伙）等。其中，寧德時(shí)代認(rèn)繳出資額1.5億元，最終受益股份為6.82%。

天眼查顯示，重投天科的經(jīng)營范圍包括研究、開發(fā)、生產(chǎn)第三代半導(dǎo)體碳化硅產(chǎn)品（碳化硅晶片、碳化硅外延晶片）等。重投天科的大股東為北京天科合達(dá)半導(dǎo)體股份有限公司，持股45%。

資料顯示，天科合達(dá)是一家專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅襯底片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的公司，產(chǎn)業(yè)涵蓋碳化硅單晶爐制造、碳化硅單晶生長原料制備和碳化硅單晶襯底制備。目前，天科合達(dá)向國內(nèi)60余家科研機(jī)構(gòu)批量供應(yīng)襯底片，并出口至歐、美和日本等20多個(gè)國家和地區(qū)。

而作為碳化硅外延片“新貴”，東莞天域則得到寧德時(shí)代、比亞迪、華為、上汽的一致青睞。

天眼查顯示，東莞天域6月13日發(fā)生工商變更，新增股東比亞迪、上海尚頎頎盈商務(wù)咨詢合伙企業(yè)（有限合伙）等，上海尚頎頎盈的背后股東之一是上汽集團(tuán)。6月27日，東莞天域再度進(jìn)行了出資額和股東變更，新增股東宜賓晨道新能源產(chǎn)業(yè)股權(quán)投資合伙企業(yè)（有限合伙）等，后者的股東之一問鼎投資是寧德時(shí)代的全資子公司。此前，華為旗下深圳哈勃科技投資合伙企業(yè)（有限合伙）已投資東莞天域。

看好碳化硅的整車廠還有廣汽。碳化硅功率器件公司深圳基本半導(dǎo)體有限公司近期接連完成兩輪融資，其中6月完成C2輪融資由廣汽資本、潤峽招贏、藍(lán)海華騰等聯(lián)合投資。廣汽資本是廣汽集團(tuán)的全資子公司。此前，基本半導(dǎo)體還獲得了福建省安芯產(chǎn)業(yè)投資基金合伙企業(yè)（有限合伙）、聞泰科技等的投資。

“上車、逐光”雙通道加速跑

為何集體看上了碳化硅？有業(yè)內(nèi)人士稱，在新能源汽車、光伏、電力電子等市場需求帶動下，全球碳化硅市場規(guī)模正在快速成長，投資產(chǎn)業(yè)鏈公司正當(dāng)時(shí)。

“我們看到越來越多的車企開始使用碳化硅MOSFET（金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）模塊方案，需求增速非常快。”談起碳化硅“上車”，斯達(dá)半導(dǎo)董事長沈華告訴記者，在特斯拉之后，比亞迪和現(xiàn)代汽車都在部分車型上搭載了高性能碳化硅模塊，蔚來、小鵬等也計(jì)劃采用。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，碳化硅功率器件在新能源汽車領(lǐng)域具有顯著的性能等優(yōu)勢?！氨热缭谥髂孀兤骼?，用碳化硅MOSFET可提高約5%的系統(tǒng)效率?！鄙蛉A介紹，由此，整車廠有兩個(gè)選擇：一是采用相同電池容量，續(xù)航里程可提升5%；二是設(shè)計(jì)相同的續(xù)航里程，但電池容量可減少5%。

新潔能董秘肖東戈表示，鑒于碳化硅功率器件可明顯提升新能源汽車的功率密度、能效和續(xù)航里程，多家新能源主機(jī)廠新車型在轉(zhuǎn)向800V系統(tǒng)，需要采用1200V功率器件，碳化硅功率器件在這個(gè)電壓段優(yōu)勢明顯。后續(xù)，隨著成本進(jìn)一步下降，碳化硅器件會成為新能源車的主流配置。

“不同于過去簡單對比價(jià)格，客戶更多開始考慮系統(tǒng)成本?！甭勌┛萍计髣澆坎块L鄧安明說，當(dāng)前碳化硅功率器件的價(jià)格確實(shí)依然高于硅器件，但碳化硅器件的更高效率等優(yōu)勢，可能使整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格低于硅解決方案。

光伏則是碳化硅的另一個(gè)“主戰(zhàn)場”。肖東戈介紹，2021年，光伏市場應(yīng)用約占全球碳化硅功率器件市場的25%。

“光伏行業(yè)邁入后1500V以及20A大電流時(shí)代，要建成更大組串進(jìn)一步降成本，就需要降低組件工作電壓和提高電站的電壓等級，碳化硅的性能優(yōu)勢凸顯?！卑残就顿Y總裁王永剛援引Wolfspeed數(shù)據(jù)介紹，采用碳化硅后，光伏逆變器系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率可以從96%提升到99%以上，能量損耗降低30%以上，功率密度增加50%，顯著提高循環(huán)設(shè)備的使用壽命，降低系統(tǒng)體積，節(jié)約系統(tǒng)成本10%。

多家機(jī)構(gòu)看好碳化硅市場的高成長性。Yole預(yù)測，2021年全球碳化硅功率器件的市場規(guī)模約10億美元，預(yù)計(jì)到2025年將超過37億美元，年復(fù)合增長率超過34%。

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈公司亮點(diǎn)多多

看好碳化硅市場前景，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈上的上市公司早已“謀定而動”，并獲得不少可喜的進(jìn)展。

推動碳化硅功率器件在新能源汽車應(yīng)用，是斯達(dá)半導(dǎo)重點(diǎn)推進(jìn)的項(xiàng)目之一。沈華介紹，早在2020年，斯達(dá)半導(dǎo)生產(chǎn)的車規(guī)級碳化硅模塊已經(jīng)獲得整車廠定點(diǎn)項(xiàng)目，目前已經(jīng)獲得多個(gè)國內(nèi)外新能源汽車主電機(jī)控制器項(xiàng)目定點(diǎn)，將為公司2022年至2029年碳化硅模塊的銷售增長提供持續(xù)動力。

肖東戈介紹，新潔能已推出1200V 60mohm（歐姆）碳化硅MOSFET樣品，并將在第三季度推出1200V 17mohm、1200 V 32mohm、1200V 75mohm等系列產(chǎn)品，主要目標(biāo)市場是光伏逆變器和新能源汽車。此外，多家客戶在和公司溝通定制不同規(guī)格的碳化硅MOSFET和GaN（氮化鎵）HEMT樣品，相關(guān)業(yè)務(wù)未來成長可期。

在收購安世半導(dǎo)體后，聞泰科技一舉成為功率器件領(lǐng)頭羊。鄧安明介紹，聞泰科技的碳化硅技術(shù)研發(fā)進(jìn)展順利，目前碳化硅二極管產(chǎn)品已經(jīng)出樣，主要瞄準(zhǔn)工業(yè)、消費(fèi)和汽車等應(yīng)用領(lǐng)域。另外，安世半導(dǎo)體漢堡晶圓廠采用G5WW C技術(shù)進(jìn)行碳化硅外延批量生產(chǎn)。

在碳化硅上游的襯底片和外延片領(lǐng)域，國內(nèi)公司也進(jìn)步飛快。露笑科技近日披露，目前已經(jīng)到位280臺長晶爐，預(yù)計(jì)7月能出產(chǎn)500片至1000片碳化硅襯底片，8月產(chǎn)出1000片至2000片，到今年底能實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)能5000片的生產(chǎn)規(guī)模。

更重要的是，碳化硅成本開始有了松動?！疤蓟韫β势骷杀疽呀?jīng)降低到硅基器件的3倍左右。”沈華介紹，考慮到整個(gè)系統(tǒng)中電池等零配件成本節(jié)約，碳化硅在車載領(lǐng)域已具有一定競爭力。當(dāng)前，碳化硅主要應(yīng)用于售價(jià)30萬元以上的高端車型，隨著成本進(jìn)一步壓縮，未來碳化硅將覆蓋到20萬元甚至15萬元以下的車型，市場需求將是指數(shù)級增長。

沈華表示，在成本下降等推動下，碳化硅器件在新能源車的占比還將進(jìn)一步提升。肖東戈預(yù)計(jì)，到2025年，大部分新能源汽車均會采用碳化硅MOSFET作為主驅(qū)動系統(tǒng)的器件。

襯底和外延是最大掣肘

第三代半導(dǎo)體迎來廣闊的下游應(yīng)用領(lǐng)域和場景，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈盡管快速進(jìn)步，但依然存在明顯“短板”。

“瓶頸在碳化硅襯底和MOSFET器件工藝?！毙|戈表示，尤其是柵氧化層工藝決定了碳化硅器件的可靠性，以及是否能滿足汽車電子的應(yīng)用需求。

“較高的材料成本限制了碳化硅的快速普及。”王永剛從產(chǎn)業(yè)化角度分析說，第一，碳化硅襯底和外延占整個(gè)器件成本70%左右，提升襯底和外延的良率是降低成本的有效方式；第二，更大尺寸碳化硅襯底也是降成本的重要舉措，6英寸襯底片器件成本較4英寸的可降低30%，8英寸襯底片還可進(jìn)一步降成本；第三，碳化硅應(yīng)用規(guī)模不斷提升可帶動設(shè)備、材料等成本降低，從而推動器件的系統(tǒng)成本下降。

全球來看，Wolfspeed（原名Cree）是最主要的導(dǎo)電型碳化硅襯底片供應(yīng)商；Wolfspeed、II-VI（貳陸）是半絕緣型襯底片主要供應(yīng)商。目前，Wolfspeed、II-VI已開發(fā)出8英寸襯底片。

可喜的是，天岳先進(jìn)已成長為全球碳化硅襯底片領(lǐng)域的佼佼者，在半絕緣型襯底片市場以30%的市占率位列全球前三。公司表示，今年工作重點(diǎn)之一是6英寸導(dǎo)電型襯底產(chǎn)能建設(shè)、客戶驗(yàn)證。在外延片領(lǐng)域，瀚天天成、東莞天域、天科合達(dá)、晶睿電子、中電化合物半導(dǎo)體有限公司、河北普興電子等一批公司正在奮力成長。

對于產(chǎn)業(yè)鏈短板，業(yè)內(nèi)人士表示，突破材料瓶頸和工藝技術(shù)瓶頸需要一定的時(shí)間，急不得。但可以期待的是，在下游高景氣應(yīng)用驅(qū)動下，國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈有望得到更快速的發(fā)展。