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作為第三代半導(dǎo)體材料的代表之一，SiC近幾年的發(fā)展突飛猛進(jìn)，SiC器件具有的高耐壓、低導(dǎo)通電阻和高頻的特性，使其在包括新能源汽車(chē)充電與驅(qū)動(dòng)、光伏/風(fēng)電逆變器、電力電子變壓器等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

尤其新能源汽車(chē)將是未來(lái)市場(chǎng)空間巨大的一個(gè)新興市場(chǎng)，它使用的半導(dǎo)體器件的價(jià)值在不斷增加，其中功率器件的增長(zhǎng)尤為顯著。根據(jù)英飛凌公司的統(tǒng)計(jì)，新能源汽車(chē)中功率器件將由原來(lái)的17美元增加至265美元，增加近15倍。咨詢(xún)機(jī)構(gòu)TrendForce預(yù)估2025年全球電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)對(duì)6英寸SiC晶圓需求可達(dá)169萬(wàn)片。

在光伏發(fā)電應(yīng)用中，SiC器件的應(yīng)用可使轉(zhuǎn)換效率從96%提升至99%以上，能量損耗降低50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍，還能縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度以及降低生產(chǎn)成本。

圖1：光伏逆變器中碳化硅功率器件占比預(yù)測(cè)

根據(jù)Yole Intelligence 2023年發(fā)布的SiC功率器件報(bào)告，預(yù)計(jì)到2028年，全球SiC功率器件市場(chǎng)將增長(zhǎng)至約90億美元，相比2022年增長(zhǎng)了31%。雖然汽車(chē)應(yīng)用將是SiC功率器件的主要應(yīng)用市場(chǎng)，但工業(yè)、能源和鐵路等其它應(yīng)用的增長(zhǎng)勢(shì)頭也不可小覷。

而且由于疫情和地緣政治等因素的影響，保證半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的安全變得越來(lái)越重要。所有的國(guó)家和地區(qū)，包括中國(guó)、歐洲、美國(guó)等，都啟動(dòng)了類(lèi)似的“芯片法案”，以建立各自獨(dú)立的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。

第三代半導(dǎo)體（包括SiC、GaN等）因?yàn)榭梢宰岆娮釉O(shè)備和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更小尺寸、更輕重量以及更高效能，特別是在高功率、高頻或是高溫的應(yīng)用中，也讓全球能夠更快地朝實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)邁進(jìn)，這使得它將在未來(lái)半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

成本是關(guān)鍵

雖然SiC器件具有諸多優(yōu)勢(shì)，但成本仍是其能否被廣泛應(yīng)用的一個(gè)主要影響因素。

眾所周知，目前的SiC主要以6英寸襯底為主，根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，其市場(chǎng)份額達(dá)到了80%，8英寸襯底目前僅占6%的市場(chǎng)份額。而降低SiC器件成本的一個(gè)關(guān)鍵就是要轉(zhuǎn)向更大的襯底尺寸。目前許多國(guó)內(nèi)和國(guó)際廠商都緊鑼密鼓地進(jìn)行8英寸SiC襯底的開(kāi)發(fā)。

國(guó)際廠商中，目前Wolfspeed已經(jīng)實(shí)現(xiàn)8英寸SiC襯底的量產(chǎn)，其它廠商的量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)則多定為2023年左右，但目前似乎還沒(méi)有進(jìn)一步的消息。

同時(shí)，這些國(guó)際廠商也在逐漸補(bǔ)齊他們的襯底版圖，如意法半導(dǎo)體收購(gòu)了Norstel、羅姆收購(gòu)了SiCrystal、安森美收購(gòu)了GTAT。SiC襯底成為兵家必爭(zhēng)之地。

TrendForce也表示：“SiC襯底的成本約占SiC器件總生產(chǎn)成本的約45%，從6英寸轉(zhuǎn)變至8英寸將促進(jìn)SiC器件能被更廣泛地采用。”

五大廠商主宰SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)

目前的SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)主要由海外公司主宰，國(guó)內(nèi)的公司仍是“追隨者”。根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，2022年前五大SiC功率半導(dǎo)體公司分別為意法半導(dǎo)體（36.5%）、英飛凌（17.9%）、Wolfspeed（16.3%）、安森美（11.6%）和羅姆半導(dǎo)體（8.1%），其余公司僅占9.6%。前五大公司占據(jù)了超過(guò)90%以上的市場(chǎng)份額。

這些公司也在2022年實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的營(yíng)收，他們也對(duì)未來(lái)幾年的SiC市場(chǎng)雄心勃勃，期望在SiC領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的營(yíng)收增長(zhǎng)。意法半導(dǎo)體設(shè)立的目標(biāo)是在2030年SiC的收入超過(guò)50億美元。英飛凌在去年宣布投資50億歐元擴(kuò)建其在馬來(lái)西亞居林的8英寸SiC芯片廠，以助力其實(shí)現(xiàn)2025財(cái)年SiC營(yíng)收超10億歐元的目標(biāo)。羅姆也計(jì)劃興建新工廠，目標(biāo)是在2025年將SiC功率半導(dǎo)體月產(chǎn)能（以6英寸晶圓換算）提高至2021年的6.5倍，2023年進(jìn)一步擴(kuò)增至35倍。

毫無(wú)疑問(wèn)，第三代半導(dǎo)體材料將是未來(lái)半導(dǎo)體領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵市場(chǎng)，也是兵家必爭(zhēng)之地。目前該領(lǐng)域由國(guó)外廠商主宰，國(guó)內(nèi)廠商仍扮演著追趕者的角色。但SiC的主要應(yīng)用市場(chǎng)之一——新能源汽車(chē)，在國(guó)內(nèi)的發(fā)展可謂日新月異，乘著這一股東風(fēng)，國(guó)內(nèi)SiC企業(yè)需要加速創(chuàng)新，穩(wěn)步發(fā)展，相信未來(lái)在SiC功率半導(dǎo)體領(lǐng)域也會(huì)占據(jù)一席之地。