全球第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，成為半導(dǎo)體技術(shù)研究的前沿和產(chǎn)業(yè)競爭的焦點(diǎn)。在新能源汽車等應(yīng)用市場快速發(fā)展的推動(dòng)下，國內(nèi)外廠商正在積極布局碳化硅業(yè)務(wù)，發(fā)展前景究竟如何？

隨著全球科技的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體行業(yè)正迎來一場革命性的變革。第三代半導(dǎo)體材料，以其卓越的性能和廣泛的應(yīng)用前景，正逐漸成為推動(dòng)這一變革的核心力量。

第三代半導(dǎo)體是指以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料。與前兩代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體具備高頻、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性能，在新能源車、光伏、風(fēng)電、5G基站、高鐵等領(lǐng)域有著很大應(yīng)用潛力，引領(lǐng)著電子器件向更高效率、更高性能的方向發(fā)展。

以碳化硅為例，2024年國內(nèi)外碳化硅領(lǐng)域發(fā)展現(xiàn)狀是怎樣的?企業(yè)投身碳化硅業(yè)務(wù)布局動(dòng)向如何?

01 | 新能源汽車市場推動(dòng)碳化硅快速發(fā)展

全球第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，正在成為半導(dǎo)體技術(shù)研究的前沿和產(chǎn)業(yè)競爭的焦點(diǎn)。

在宏觀政策的推動(dòng)，以及隨著5G通信、新能源汽車、光伏儲(chǔ)能等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，第三代半導(dǎo)體的市場需求持續(xù)增長。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2023年我國第三代半導(dǎo)體市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到152.15億元，預(yù)計(jì)2028年將增長至583.17億元，年復(fù)合增長率為30.83%。

《半導(dǎo)體器件應(yīng)用網(wǎng)》整理自網(wǎng)絡(luò)

以第三代半導(dǎo)體中的碳化硅為例，得益于新能源汽車市場的爆發(fā)，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2022-2027年碳化硅市場將保持快速增長;2027年后碳化硅市場增長保持在47%年均增速，并且未來新能源車及光伏在整體碳化硅市場比例將維持在50%左右。

新能源汽車及相關(guān)充電設(shè)施是我國第三代半導(dǎo)體功率電子應(yīng)用最主要的市場，占比超過70%，消費(fèi)電子和PFC也是主要應(yīng)用市場。

全球主流供應(yīng)廠商發(fā)布的數(shù)據(jù)中，英飛凌在2024年Q3財(cái)報(bào)中表示，2024財(cái)年在碳化硅市場中實(shí)現(xiàn)了6.5億歐元的營收，同比增長30%以上，超過市場平均增速。并預(yù)計(jì)2025財(cái)年繼續(xù)保持兩位數(shù)的增長。

安森美的碳化硅業(yè)務(wù)在電動(dòng)汽車市場的表現(xiàn)尤為突出，尤其是在中國市場的帶動(dòng)下，碳化硅業(yè)務(wù)取得了顯著增長。2024年第三季度安森美在汽車業(yè)務(wù)方面實(shí)現(xiàn)了5%的環(huán)比增長，達(dá)9.51億美元，預(yù)計(jì)將以接近50%的市場份額結(jié)束2024年中國碳化硅市場布局。

意法半導(dǎo)體預(yù)計(jì)到2030年碳化硅市場相關(guān)收入將達(dá)到50億美元，占市場份額的30%以上。

從不同行業(yè)的滲透情況來看，800V高壓平臺(tái)的應(yīng)用推動(dòng)新能源汽成為碳化硅功率器件第一大爆發(fā)市場。據(jù)CASAResearch統(tǒng)計(jì)，全球已經(jīng)有超過35家車企推出支持800V高壓平臺(tái)的車型，“800V+SiC”基本成為高端電動(dòng)汽車標(biāo)配。

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02 | 6英寸產(chǎn)線向8英寸發(fā)展，ST、英飛凌、安森美氮化鎵業(yè)務(wù)大單不斷

在碳化硅市場快速推動(dòng)下，國內(nèi)外布局第三代半導(dǎo)體的企業(yè)也越來越多。

從國外來看，意法半導(dǎo)體、安森美、英飛凌、Wolfspeed等頭部廠商都在積極布局碳化硅市場業(yè)務(wù)。

作為歐洲領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)，意法半導(dǎo)體在財(cái)報(bào)電話會(huì)議上宣布將重新調(diào)整生產(chǎn)布局，加速300毫米硅片和200毫米碳化硅(SiC)片產(chǎn)能的擴(kuò)展，目標(biāo)在2026年底實(shí)現(xiàn)每周4000片的產(chǎn)能。

在Catania晶圓廠，意法半導(dǎo)體將重點(diǎn)推進(jìn)200毫米硅碳化物生產(chǎn)，進(jìn)一步提升意法半導(dǎo)體在電動(dòng)汽車、AI數(shù)據(jù)中心等新興領(lǐng)域的競爭力。

Agrate晶圓廠 圖源：意法半導(dǎo)體

上個(gè)月，雷諾集團(tuán)創(chuàng)立的智能電動(dòng)汽車純制造商Ampere和意法半導(dǎo)體宣布雙方戰(zhàn)略合作的新一步，從 2026 年開始，意法半導(dǎo)體和雷諾集團(tuán)將就碳化硅 (SiC) 功率模塊的供應(yīng)達(dá)成多年期協(xié)議，作為雙方在 Ampere 超高效電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)逆變器電源箱方面合作的一部分。

Ampere 和意法半導(dǎo)體共同優(yōu)化了電源箱中的關(guān)鍵元件電源模塊，以利用 Ampere 在電動(dòng)汽車技術(shù)方面的專業(yè)知識(shí)和意法半導(dǎo)體在先進(jìn)電力電子方面的專業(yè)知識(shí)，在電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中獲得最高性能和最佳競爭力。

英飛凌也是SiC MOSFET模塊的關(guān)鍵玩家之一。

英飛凌與汽車制造商和能源解決方案開發(fā)商建立了合作關(guān)系。例如，英飛凌與大眾汽車達(dá)成了戰(zhàn)略協(xié)議，為后者提供EliteSiC 1200V功率模塊，用于主牽引逆變器。起亞也在其電動(dòng)緊湊型跨界SUV EV6 GT中采用了英飛凌的EliteSiC系列。

同樣在2024年底，英飛凌與Stellantis官宣將共同開發(fā)Stellantis電動(dòng)汽車的功率架構(gòu)，助力Stellantis實(shí)現(xiàn)為大眾提供環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的出行方式這一遠(yuǎn)大目標(biāo)。其中合作包括：

-英飛凌的PROFET?智能功率開關(guān)將取代傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲，減少布線，并使Stellantis成為首批實(shí)施智能電網(wǎng)管理的汽車制造商之一。

-SiC半導(dǎo)體將支持Stellantis實(shí)現(xiàn)功率模塊標(biāo)準(zhǔn)化，提高電動(dòng)汽車的性能和效率，并降低成本。

英飛凌已經(jīng)暫緩了馬來西亞居林3號(hào)晶圓廠的擴(kuò)建，轉(zhuǎn)而向200nm碳化硅晶圓的快速過渡。

另一家半導(dǎo)體巨頭安森美也在發(fā)力第三代半導(dǎo)體，碳化硅在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用為安森美開辟了新的增長空間。隨著中國800伏電動(dòng)汽車架構(gòu)的普及，安森美的1200伏M3e碳化硅解決方案已經(jīng)被中國主要的電動(dòng)汽車OEM采用。

安森美在碳化硅市場供應(yīng)鏈上通過將6英寸產(chǎn)線轉(zhuǎn)向8英寸，確保在不顯著增加成本的情況下提升產(chǎn)能。

03 | 首條國產(chǎn)8英寸碳化硅芯片生產(chǎn)線將投產(chǎn)!國內(nèi)廠商積極發(fā)力碳化硅領(lǐng)域!

國內(nèi)半導(dǎo)體廠商也在積極發(fā)力碳化硅市場布局。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2022年我國SiC襯底產(chǎn)能達(dá)到94萬片/年(折合6英寸)，外延產(chǎn)能達(dá)到84萬片/年(折合6英寸)，芯片/器件產(chǎn)能達(dá)到96萬片/年，相較于2021年分別增加了30.6%、58.5%和62.7%。

2023年，我國碳化硅襯底、外延和芯片/器件產(chǎn)能分別達(dá)到120萬片/年、115萬片/年和144萬片/年。

業(yè)界樂觀預(yù)計(jì)，2024年中國碳化硅晶圓在全球的占比有望達(dá)到50%。目前，中國企業(yè)每月的總產(chǎn)能約為6萬片，預(yù)計(jì)2024年月產(chǎn)能將達(dá)到12萬片，年產(chǎn)能150萬。

當(dāng)前，我國第三代半導(dǎo)體材料初步形成了京津冀魯、長三角、珠三角、閩三角、中西部等五大重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。其中，江蘇省第三代半導(dǎo)體代表性企業(yè)分布最多，如蘇州納維、晶湛半導(dǎo)體、英諾賽科等等。

國內(nèi)廠商也在積極布局碳化硅業(yè)務(wù)。

例如華潤微電子作為專注于功率器件的IDM公司，在多年前就布局了第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)?；谧陨砉杌骷O(shè)計(jì)、制造和銷售優(yōu)勢，在國內(nèi)建設(shè)了第一條6吋碳化硅半導(dǎo)體生產(chǎn)線，覆蓋從晶圓制造和成品封裝。

目前6吋的SiC和GaN晶圓線均已穩(wěn)定量產(chǎn)，如碳化硅JBS、碳化硅MOS能比肩國際先進(jìn)水平，在消費(fèi)、工業(yè)和汽車領(lǐng)域的較多標(biāo)桿客戶批量出貨。

另一家代表性企業(yè)是三安光電。在碳化硅芯片領(lǐng)域，三安光電已分別在湖南、重慶兩地投建工廠，其中在重慶與意法半導(dǎo)體(中國)投資有限公司合資投建的中西部地區(qū)第一條國產(chǎn)8英寸碳化硅芯片生產(chǎn)線預(yù)計(jì)將于2月底通線投片。

04 | 小結(jié)

回顧過去的一年，得益于市場增量，多家布局碳化硅業(yè)務(wù)的廠商取得了業(yè)績增長。意法半導(dǎo)體、英飛凌、安森美等國內(nèi)外頭部半導(dǎo)體廠商紛紛加碼布局碳化硅，為碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體的未來前景注入了更多活力。

但是，目前碳化硅面臨著應(yīng)用市場的挑戰(zhàn)：除新能源汽車外，碳化硅在其他應(yīng)用領(lǐng)域還沒有得到廣泛應(yīng)用，相對(duì)單一的市場也導(dǎo)致了當(dāng)下國內(nèi)碳化硅市場的內(nèi)卷局面。有數(shù)據(jù)顯示，2024年國內(nèi)在注銷了5千多家企業(yè)的基礎(chǔ)上，還有4千多家碳化硅企業(yè)存續(xù)，內(nèi)卷程度可見一斑。

同時(shí)，碳化硅行業(yè)快速發(fā)展仍有許多問題待解決：碳化硅如何從8英寸轉(zhuǎn)向12英寸?碳化硅如何拓展更多應(yīng)用領(lǐng)域，以打造更大增量增量?在價(jià)格敏感的市場環(huán)境中，碳化硅如何做好成本控制?

雖然短期面臨著挑戰(zhàn)，但從長遠(yuǎn)來看，碳化硅市場仍有巨大的增量空間，除新能源汽車外，光伏、軌道交通、數(shù)據(jù)中心等都存在較大市場開發(fā)潛力。在市場和技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，碳化硅有望迎來更廣闊的發(fā)展空間。

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審核編輯 黃宇