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  全球新能源汽車銷售數(shù)沖高，各國、各廠為做出差異化，已經(jīng)目光鎖定碳化硅(SiC，silicon carbide)功率元件發(fā)展上，積極提升電動(dòng)汽車動(dòng)力性能;TrendForce表示，隨著越來越多車廠開始在電驅(qū)系統(tǒng)中導(dǎo)入SiC技術(shù)，市場規(guī)模將呈現(xiàn)每2年翻1倍的急速成長態(tài)勢。

  TrendForce表示，目前車用SiC功率元件市場，主要由歐美IDM大廠掌控，關(guān)鍵供應(yīng)商STM、ON Semi、Wolfspeed(原Cree)、Infineon及ROHM在此領(lǐng)域深耕已久，與各大車企及Tier1廠商互動(dòng)密切;車用市場繁榮同樣令各大廠商體會(huì)穩(wěn)定供貨能力重要性，因此陸續(xù)切入上游基板材料環(huán)節(jié)，試圖完全掌握供應(yīng)鏈，如ON Semi于去年收購GT Advanced Technologies。

  此外，采用SiC功率元件的成本問題一直受到市場關(guān)注，其關(guān)鍵點(diǎn)落于上游基板材料，業(yè)界正嘗試從諸多途徑來進(jìn)一步降低成本，包括新型晶體生長法(UJ-Crystal、晶格領(lǐng)域)、高效率晶圓加工技術(shù)(Soitec、Disco、Infineon、西安晟光矽研)，以及追隨Wolfspeed邁向8英吋。

  TrendForce強(qiáng)調(diào)，隨著碳化硅材料技術(shù)不斷取得突破，以及晶片結(jié)構(gòu)及模組封裝工藝趨于成熟，SiC功率元件于車用市場滲透率持續(xù)攀升，并由目前的高階車型應(yīng)用逐步延伸至中、低階車型中，從而加速汽車電動(dòng)化進(jìn)程。

  TrendForce表示，從目前全球最大電動(dòng)車市場的中國來看，上汽、廣汽等車企已著手布局SiC全產(chǎn)業(yè)鏈，這給本土供應(yīng)商創(chuàng)造了極大的發(fā)展機(jī)會(huì)。與此同時(shí)，諸如比亞迪、Hyundai等車企已紛紛啟動(dòng)芯片自研計(jì)劃，亦給市場注入了新的活力。

碳化硅市場規(guī)模預(yù)估2022年突破10億美元關(guān)卡

  SiC產(chǎn)業(yè)的新趨勢：垂直整合是其中之一

  韓國SK集團(tuán)通過收購，正是成為又一個(gè)控制了SiC全鏈條的公司。而根據(jù)咨詢分析公司Yole的報(bào)道，這已經(jīng)成為了SiC產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要趨勢。

  Yole 的化合物半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)宣布，到 2027 年，SiC 器件市場將達(dá)到 63 億美元。隨著過去幾年電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢，更長的續(xù)航里程是客戶的主要需求之一。然而，這反過來又產(chǎn)生了對快速直流充電的需求，以減少充電站的等待時(shí)間。800V EV 是滿足需求的解決方案，并于 2021 年開始滲透市場。

  Yole 化合物半導(dǎo)體和新興材料技術(shù)和市場分析師 Poshun Chiu評論道。“SiC 被認(rèn)為是提供良好效率的推動(dòng)因素，供應(yīng) 1200V 器件是可行的。隨著更多 800V 電動(dòng)汽車的問世，預(yù)計(jì) SiC 將快速增長。同時(shí)，充電基礎(chǔ)設(shè)施和光伏是支持電動(dòng)汽車趨勢的兩個(gè)市場。需要更多的充電器來支持不斷增長的電動(dòng)汽車數(shù)量，可再生能源與電動(dòng)汽車有著相同的二氧化碳零排放目標(biāo)。這些是 SiC 獲得更多動(dòng)力的市場。”

  SiC 市場參與者正在努力在這項(xiàng)價(jià)值數(shù)十億美元的業(yè)務(wù)中創(chuàng)造更多收入。

  例如，包括 STMicroelectronics、Wolfspeed、onsemi 和 Infineon Technologies 在內(nèi)的公司宣布了他們的“十億美元收入”目標(biāo)。盡管每個(gè)參與者選擇了不同的路徑，但可以清楚地識(shí)別出它們之間商業(yè)模式的相似性。

  在IDM方面，他們的商業(yè)模式是領(lǐng)先廠商選擇供應(yīng)設(shè)備，尤其是電源模塊的模式。這種商業(yè)模式代表了更高的美元價(jià)值來增加收入。

  STMicroelectronics 是領(lǐng)先的 SiC 公司，因?yàn)樗麄兊哪K已在特斯拉 Model 3 中使用多年。他們的活動(dòng)不僅在設(shè)備級(jí)別;事實(shí)上，意法半導(dǎo)體在 2021 年展示了他們的內(nèi)部 8 英寸 SiC 晶圓。

  另一家領(lǐng)先的 SiC 公司 Onsemi 在 2021 年邁出了重要的一步，收購了 SiC晶圓供應(yīng)商 GT Advanced Technologies。如今，Onsemi 正致力于擴(kuò)大其 SiC 晶圓產(chǎn)能。其目標(biāo)是支持其快速增長的 SiC 業(yè)務(wù)。

  談到全球電力電子領(lǐng)域的領(lǐng)先公司，英飛凌科技在 2021 年的 SiC 器件業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了令人印象深刻的 126% 的增長，超過了 57% 的平均增長率。英飛凌科技開發(fā)的 800V 現(xiàn)代 Ioniq5 憑借其堅(jiān)實(shí)的工業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)，將其推向了快車道。

  英飛凌科技股份公司碳化硅副總裁 Peter Friedrichs 博士表示：“碳化硅帶來的效率優(yōu)勢與全球節(jié)約電能的努力完美匹配。不僅在太陽能轉(zhuǎn)換或電動(dòng)汽車充電等新興和新應(yīng)用中，而且在傳統(tǒng)功率半導(dǎo)體應(yīng)用中，采用率都會(huì)提高。我們不再需要宣傳技術(shù)的好處;這些在業(yè)界非常有名——現(xiàn)在正轉(zhuǎn)向智能實(shí)施的問題，從而帶來長期的性價(jià)比優(yōu)勢。

  至于Wolfspeed，也將其活動(dòng)重點(diǎn)放在 SiC 業(yè)務(wù)上的決心。幾年前，該公司決定進(jìn)行重大重組，出售其 LED 業(yè)務(wù)并擴(kuò)大其功率器件業(yè)務(wù)。憑借其在 SiC 晶圓上的領(lǐng)先地位，Wolfspeed 現(xiàn)已對其 8 英寸晶圓廠進(jìn)行了認(rèn)證。該公司正在向前發(fā)展，并提高了增長速度。

  與此同時(shí)，ROHM 在十年前收購 SiCrystal 后正在擴(kuò)大器件和晶圓的產(chǎn)能，以進(jìn)行垂直整合。II-VI 通過展示符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的 1200V 設(shè)備以及與通用電氣的擴(kuò)展合作伙伴關(guān)系，分享了他們的長期觀點(diǎn)。

過去幾年，這些主要參與者重塑了 SiC 生態(tài)系統(tǒng)。據(jù) Yole 稱，有兩個(gè)主要趨勢影響其供應(yīng)鏈：晶圓制造和模塊封裝的垂直整合，以在未來幾年獲得更多收入。在此背景下，終端系統(tǒng)公司，例如汽車 OEM，正在更快、更靈活地采用 SiC，以管理與市場上多個(gè)晶圓供應(yīng)商的供應(yīng)……

  由創(chuàng)新推動(dòng)的SiC世界

  從技術(shù)發(fā)展的角度，提出了 SiC 晶圓的創(chuàng)新方法。截至 2022 年，SiC 晶圓仍占 SiC 器件成本的主要部分。

  System Plus Consulting的技術(shù)和成本分析師 Amine Allouche在2021 年 SiC 晶體管比較報(bào)告中表示：“SiC 原始晶圓成本占 1200V SiC MOSFET 外延晶圓成本的 60% 以上。盡管 SiC 晶圓產(chǎn)能一直在擴(kuò)大，但在質(zhì)量、產(chǎn)量和成本方面仍有很強(qiáng)的創(chuàng)新動(dòng)力”。

  8 英寸 SiC 晶圓被認(rèn)為是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的關(guān)鍵步驟。目標(biāo)顯然是提高產(chǎn)量并在下一輪競爭中獲得優(yōu)勢。主要 IDM 正在開發(fā)自己的 8 英寸 SiC 晶圓制造能力;截至 2022 年，一些晶圓供應(yīng)商已經(jīng)開始出貨樣品。

  在 Yole 的功率 SiC 預(yù)測中，6 英寸仍將是未來五年的領(lǐng)先平臺(tái)。然而，2022 年開始推出 8 英寸的初始量，并將被市場參與者視為戰(zhàn)略資源。

  另一種方法是優(yōu)化晶圓加工工藝，從而從單個(gè) SiC 晶錠生產(chǎn)更多晶圓。DISCO 等解決方案供應(yīng)商已開發(fā)出激光切割系統(tǒng)以提高產(chǎn)量。英飛凌科技已經(jīng)對他們的冷分流技術(shù)進(jìn)行了認(rèn)證。

  一些公司提出了“開箱即用”的想法，提出了非常不同的 SiC 晶圓制造方法。Soitec 應(yīng)用他們的 SmartCut 技術(shù)生產(chǎn)具有較低缺陷率的薄層的 SiC 晶圓和具有較低電阻率的處理晶圓。一家日本公司 Sumitomo Metal Mining 計(jì)劃在未來幾年增加其工程化 SiC 晶圓。瑞典初創(chuàng)公司 KISAB 提供基于晶圓的方法來提供高質(zhì)量的 SiC 晶圓。這些創(chuàng)新可能會(huì)在未來幾年加速 SiC 的全球發(fā)展…

  在以 EV 應(yīng)用為主的強(qiáng)勁市場中，未來 5 年具有數(shù)十億美元的前景，預(yù)計(jì) SiC 將進(jìn)入越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，生態(tài)系統(tǒng)的演變和創(chuàng)新是最值得關(guān)注的因素。IDM是SiC的主要商業(yè)模式。此外，主要的 SiC 廠商正沿著供應(yīng)鏈向模塊級(jí)移動(dòng)。戰(zhàn)略是創(chuàng)造價(jià)值。與此同時(shí)，創(chuàng)新從未停止。因此，新進(jìn)入者正在帶來新的方法來提高規(guī)模、吞吐量、質(zhì)量或成本。