SiC的擴(kuò)張比我們想象的還要快,。盡管SiC在良率,、缺陷和制造工藝以及成本方面還存在一定的難度，但現(xiàn)在幾乎所有汽車(chē)OEM和電動(dòng)汽車(chē)初創(chuàng)公司都已經(jīng)將SiC用于電動(dòng)汽車(chē)牽引逆變器和車(chē)載充電器中,，或者正處于產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段,，這也足以體現(xiàn)了SiC的優(yōu)勢(shì)大于其壁壘。汽車(chē)儼然已成為SiC的殺手級(jí)應(yīng)用,，大多數(shù)芯片制造商認(rèn)為押注SiC已是一個(gè)相對(duì)安全的賭注,。
再者，國(guó)際發(fā)展較快的SiC大廠已經(jīng)嘗到了連年增長(zhǎng)率的“甜頭”,，2021年SiC供應(yīng)商的營(yíng)收也是令人分外眼紅,。在這樣的背景下，IGBT供應(yīng)商急了,，越來(lái)越多的IGBT供應(yīng)商開(kāi)始向SiC布局,。
2021年SiC供應(yīng)商賺大發(fā)了
自特斯拉采用SiC之后,，2020-2021年又有多款新發(fā)布的汽車(chē)采用SiC,，汽車(chē)領(lǐng)域成為SiC 功率器件市場(chǎng)快速發(fā)展的首要驅(qū)動(dòng)力。比亞迪漢-EV和現(xiàn)代Ioniq-5因?yàn)樘峁┛焖俪潆姽δ?，銷(xiāo)量不錯(cuò),。而理想和小鵬也計(jì)劃在2022年將SiC EV推向市場(chǎng)。據(jù)Yole的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),，得益于特斯拉創(chuàng)紀(jì)錄的出貨量,，2021年SiC器件的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到10億美元規(guī)模。受汽車(chē)應(yīng)用的強(qiáng)勁推動(dòng),，SiC市場(chǎng)正在高速增長(zhǎng),。
而除了汽車(chē)之外，Yole預(yù)期,，工業(yè)和能源應(yīng)用的增長(zhǎng)率也將超過(guò)20%,，主要是一些采用SiC默克的大功率充電基礎(chǔ)設(shè)施的部署以及光伏安裝。綜合各領(lǐng)域的需求來(lái)看,，預(yù)計(jì)到2027 年,，SiC 器件市場(chǎng)將從2021年的10億美元業(yè)務(wù)增長(zhǎng)到60億美元以上，年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)34%,。
在SiC需求的高增長(zhǎng)背后,，SiC供應(yīng)商們也因此獲利頗豐，在2021年取得了可觀的收入,。
2021年ST在SiC器件業(yè)務(wù)上收入4.5億美元,，同比增長(zhǎng)55%,，營(yíng)收排在第一位。ST是目前唯一一家大規(guī)模生產(chǎn)汽車(chē)級(jí)SiC的半導(dǎo)體公司,，ST在SiC上的進(jìn)展也是業(yè)內(nèi)較快的,，去年其瑞典 Norrk?ping 工廠已制造出首批8英寸SiC (SiC) 晶圓。ST計(jì)劃到2024年將SiC晶圓產(chǎn)能提高到2017年的10倍,，SiC營(yíng)收將達(dá)到10億美元,。
英飛凌的SiC業(yè)務(wù)主要是以工業(yè)應(yīng)用為切入點(diǎn)，憑借SiC主逆變器業(yè)務(wù),，去年收入2.48億美元,，實(shí)現(xiàn)了126%的增長(zhǎng)。2001年,，全球首款碳化硅（SiC）產(chǎn)品由英飛凌引入了功率器件市場(chǎng),，其實(shí)英飛凌還沒(méi)從西門(mén)子脫離出來(lái)之前就已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)SiC的研究。近日,，英飛凌宣布,，將投資超20億歐元在馬來(lái)西亞居林工廠建造第三個(gè)廠區(qū)，以大幅增加產(chǎn)能,，新廠區(qū)主要涉及外延工藝和晶圓切割等關(guān)鍵工藝,，將于6月開(kāi)始施工，預(yù)計(jì)第一批晶圓將于2024年下半年下線,。
Wolfspeed是全球最大的SiC襯底和外延片供應(yīng)商,，約占全球一半產(chǎn)能，2021年在SiC的收入同比增長(zhǎng)53%,。Wolfspee正在擴(kuò)建其位于北卡羅來(lái)納州的材料工廠和位于紐約州北部的新莫霍克谷工廠,，新工廠將是世界上最大的200毫米和汽車(chē)級(jí)碳化硅制造工廠。
而另一家收入增長(zhǎng)率較高的是安森美,，2021年安森美雖然收入0.78億美元,，但同比增長(zhǎng)43%。也是看到了在SiC業(yè)務(wù)上的盈利,，安森美去年斥資26.88億元收購(gòu)了SiC晶圓生產(chǎn)商GTAT,，以推進(jìn)150毫米和200毫米SiC晶體生長(zhǎng)技術(shù)，同時(shí)還表示今年要將SiC產(chǎn)能擴(kuò)充4倍,。在最近財(cái)報(bào)會(huì)中安森美表示,，2022年，我們預(yù)計(jì)SiC收入將同比增長(zhǎng)一倍以上,。目前安森美的SiC模塊正在為梅賽德斯EQXX研究電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)提供動(dòng)力,，該平臺(tái)一次充電可行駛620英里。
羅姆2021年收入1.08億美元，與2020年的收入接近,。不過(guò)羅姆也提出要搶占全球30% SiC市場(chǎng)份額的目標(biāo),。2021年年初，羅姆計(jì)劃在今后5年內(nèi)投資600億日?qǐng)A,、將使用于EV的SiC功率半導(dǎo)體產(chǎn)能擴(kuò)增至現(xiàn)行的5倍,。羅姆位于福岡縣筑后市的工廠內(nèi)的SiC新廠房也將在今年啟用，吉利汽車(chē)的EV已決定采用羅姆的SiC功率半導(dǎo)體產(chǎn)品,。
三菱電機(jī)2021年收入0.28億美元,，同比增長(zhǎng)8%。在去年11月的功率器件說(shuō)明會(huì)上,，三菱電機(jī)表示,，除了將獨(dú)特的制造工藝應(yīng)用于溝槽 MOSFET以進(jìn)一步提高性能和生產(chǎn)力之外，還考慮制造8英寸SiC晶圓,。
不止這些廠商,，處于SiC產(chǎn)業(yè)鏈上的廠商無(wú)不都在大幅擴(kuò)產(chǎn)。II-VI Incorporated在今年3月份宣布,，將在賓夕法尼亞州和瑞典進(jìn)行大規(guī)模工廠擴(kuò)建,，加速對(duì)SiC基板和外延晶圓制造的投資，未來(lái)5年內(nèi)公司的SiC襯底產(chǎn)量至少增加6倍,；韓國(guó)的SK Siltron已經(jīng)三次提出對(duì)SiC業(yè)務(wù)進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn),。
從這些大廠的擴(kuò)產(chǎn)和加大投資的動(dòng)作來(lái)看，SiC已成功率半導(dǎo)體廠商的必爭(zhēng)之地,，市場(chǎng)份額之爭(zhēng)激烈無(wú)比,，時(shí)間就在這幾年,，誰(shuí)提前卡位,，誰(shuí)就能吃下更多SiC這個(gè)快速變大的蛋糕。
IGBT廠商向SiC邁進(jìn)
雖然如今傳統(tǒng)的Si功率器件IGBT和MOSFET,，仍舊是市場(chǎng)應(yīng)用最大的部分,。但是SiC相比Si具有大禁帶寬度、高臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng),、高熱導(dǎo)率三個(gè)最顯著特征,，已經(jīng)肉眼看得見(jiàn)的發(fā)展?jié)摿σ彩沟弥T多IGBT供應(yīng)商開(kāi)始真刀實(shí)槍的向SiC邁進(jìn)。這其中包括Semikron,、東芝,、斯達(dá)半導(dǎo)和中車(chē)時(shí)代等。
3月29日,，成立于1951年,，全球前十大IGBT模塊供應(yīng)商之一的Semikron，宣布與Danfoss Silicon Power合并，成立Semikron-Danfoss公司,，專(zhuān)注于功率半導(dǎo)體模塊領(lǐng)域,。合并之后的Semikron-Danfoss將擁有超過(guò)3500位電力電子領(lǐng)域的專(zhuān)家，未來(lái)投資和技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向針對(duì)工業(yè)應(yīng)用和汽車(chē)應(yīng)用等市場(chǎng)的SiC解決方案,。
Semikron在1700V及以下電壓等級(jí)的消費(fèi)IGBT領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯,。公司的產(chǎn)品主要包括2KW-10MW的中等功率輸出范圍，這是現(xiàn)代節(jié)能型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的核心器件,，可用于電動(dòng)車(chē),、電源、可再生能源等領(lǐng)域,。
今年2月,，Semikron獲得德國(guó)車(chē)企超過(guò)10億歐元的SiC逆變器訂單，訂單產(chǎn)品是Semikron的功率模塊平臺(tái)eMPack,，該產(chǎn)品將于2025年開(kāi)始批量生產(chǎn),。
而另一邊Danfoss Silicon Power在SiC電源模塊方面的功底也已較深厚。早在2017年,，Danfoss就與通用電氣合作了美國(guó)首個(gè)SiC模塊項(xiàng)目（基于GE的SiC芯片制造SiC功率模塊）,，雙方隨后于2018年在美國(guó)建立了SiC功率模塊封裝工廠。2018年,，Danfoss還在德國(guó)慕尼黑建立了一個(gè)SiC技術(shù)中心,。
2019年底，Danfoss便獲得知名Tier1廠商采埃孚量產(chǎn)項(xiàng)目汽車(chē)牽引電源模塊供應(yīng)合同,，當(dāng)時(shí)兩家企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始共同開(kāi)發(fā)800V SiC功率模塊,，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
兩家一個(gè)在IGBT功率半導(dǎo)體領(lǐng)域有深厚積累,，另一個(gè)在電源模塊領(lǐng)域有深厚積累,，在Si向SiC技術(shù)過(guò)渡的這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)下，雙方取長(zhǎng)補(bǔ)短,，成立新公司Semikron-Danfoss,，或許將改變?nèi)騍iC產(chǎn)業(yè)格局。Danfoss有信心在未來(lái)5年內(nèi)將業(yè)務(wù)擴(kuò)大一倍以上,。
老牌IGBT供應(yīng)商?hào)|芝這幾年也加速在SiC領(lǐng)域的擴(kuò)展,。目前東芝已推出了SiC MOSFET、SiC二極管和SiC MOSFET模塊等產(chǎn)品,。雖然東芝當(dāng)前只有面向軌道交通的SiC產(chǎn)品,，但也已計(jì)劃SiC在新能源汽車(chē)上的應(yīng)用。
今年2月25日,，據(jù)日經(jīng)亞洲的報(bào)道,，東芝計(jì)劃到2024年將碳化硅功率半導(dǎo)體的產(chǎn)量增加3倍以上,，到2026年增加10倍。而據(jù)日媒3月16日最新消息,，東芝又宣布要增加SiC外延片生產(chǎn)環(huán)節(jié),，布局完成后將形成：外延設(shè)備+外延片+器件的垂直整合模式。此前東芝是從昭和電工等材料公司購(gòu)買(mǎi)SiC外延片,。他們認(rèn)為,，在汽車(chē)電氣化的背景下，對(duì)SiC功率半導(dǎo)體的需求正在迅速增加,，這種轉(zhuǎn)向?qū)⒂兄谔岣逽iC器件質(zhì)量,，以及也有助于穩(wěn)定原材料采購(gòu)問(wèn)題。
國(guó)內(nèi)方面,，斯達(dá)半導(dǎo)作為國(guó)內(nèi)IGBT行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),，對(duì)于SiC也早已熱衷，從2020年就開(kāi)始布局謀劃SiC產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目,。根據(jù)其2021年11月的最新公告,，投入5億元用于SiC芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后,，預(yù)計(jì)將形成年產(chǎn)6萬(wàn)片6英寸SiC芯片生產(chǎn)能力,。
圖源：斯達(dá)半導(dǎo)公告
中車(chē)時(shí)代電氣從大功率半導(dǎo)體起家，通過(guò)收購(gòu)丹尼克斯股權(quán)完成技術(shù)原始積累,，2014 年即建成中國(guó)首條8英寸 IGBT 產(chǎn)線,，已成為軌交裝備IGBT龍頭。目前也已切入SiC領(lǐng)域,，2021年12月,，中車(chē)時(shí)代發(fā)布了首款基于自主碳化硅芯片的大功率電驅(qū)產(chǎn)品- C- Power 220s，系統(tǒng)效率最高可達(dá)94%,。
結(jié)語(yǔ)
隨著越來(lái)越多的廠商加入,，SiC的發(fā)展由最開(kāi)始的全行業(yè)推進(jìn)，也逐漸來(lái)到了競(jìng)爭(zhēng)階段,。雖然如SiC和GaN這樣的寬禁帶半導(dǎo)體仍處于發(fā)展前期,，但是國(guó)際大廠已悄然在SiC市場(chǎng)上占據(jù)了這個(gè)早期市場(chǎng)很大的份額,。國(guó)內(nèi)企業(yè)在這方面將任重道遠(yuǎn),。
