“2022年全球和中國汽車(chē)IGBT和SiC研究報告”報告預測，2025年，中國車(chē)用SiC市場(chǎng)規模將達到129.9億元，年均增長(cháng)率保持在97.2%。

具有耐高壓、耐高頻特性的碳化硅（SiC）器件在新能源汽車(chē)中的應用越來(lái)越多。目前，SiC器件常用于主驅動(dòng)逆變器、OBC（車(chē)載充電器）、DC-DC車(chē)載電源轉換器和大功率DCDC充電設備。

SiC器件尺寸緊湊，可以大大降低新能源汽車(chē)的功率損耗，使其在200℃高溫下仍能正常工作。微型輕量化的 SiC 器件還可以減少因車(chē)輛本身重量而導致的能耗。
 

據悉，相比主流的第一代半導體——硅材料，碳化硅的禁帶寬度是硅的3倍；導熱率為硅的4-5倍；擊穿電壓為硅的8-10倍；電子飽和漂移速率為硅的2-3倍。

碳化硅晶體材料應用優(yōu)點(diǎn)：

碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)鏈

據估計，2022年中國車(chē)用SiC基板需求量約為16.9億元人民幣。由于新能源汽車(chē)市場(chǎng)的增長(cháng)和SiC產(chǎn)品的廣泛采用，2025年中國車(chē)用SiC基板市場(chǎng)規模將達到129.9億元人民幣，顯示 97.2% 的年均增長(cháng)率。

投資銀行 Canaccord Genuity 估計，碳化硅晶圓產(chǎn)能將從 2021 年的 12.5 萬(wàn)片 6 英寸晶圓增加到 2030 年超過(guò) 400 萬(wàn)片 6 英寸等效晶圓，以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的需求。

碳化硅襯底正在取代更多的汽車(chē)硅基 IGBT。從SiC器件成本結構（基板46%、外延片23%、模塊20%）可以看出，2025年中國新能源汽車(chē)SiC器件市場(chǎng)規模將達到282.4億元，
 

Needham 分析師 Rajvindra Gill 在最近給客戶(hù)的一份報告中表示，碳化硅“有可能徹底改變多個(gè)市場(chǎng)”。他還指出，電動(dòng)汽車(chē)和充電基礎設施是推動(dòng)采用碳化硅芯片的大趨勢。

“對于特斯拉等公司而言，更小的外形尺寸（更長(cháng)的 10% 范圍）和更高的電壓（充電速度加快 50%）所帶來(lái)的效率提升超過(guò)了 SiC 晶圓的更高成本，”Gill 說(shuō)。他說(shuō)，特斯拉目前從 STMicro 采購其 SiC 功率芯片，但可能會(huì )將 Onsemi 作為第二個(gè)來(lái)源。

Gill 估計，電動(dòng)汽車(chē)的碳化硅芯片收入將從今年的 12 億美元增至 2030 年的 144 億美元。

與此同時(shí)，主要的碳化硅芯片制造商正在積極投資新工廠(chǎng)來(lái)制造 SiC 晶圓和器件。

國外供應商正在布局6英寸到8英寸的基板，中國公司4英寸到6英寸。

碳化硅供應商是需求旺盛時(shí)期最忙碌的參與者。

意法半導體：2018年以來(lái)，來(lái)自特斯拉的需求推動(dòng)意法半導體650V SiC MOSFET訂單激增。2022年6月，供應商投資2.44億美元在摩洛哥新建SiC生產(chǎn)線(xiàn)，獨家供應特斯拉。

博世：2021年10月至2022年7月，博世共投資8億歐元擴建半導體產(chǎn)能和SiC無(wú)塵室，希望成為全球領(lǐng)先的電動(dòng)汽車(chē)用SiC芯片供應商。

安森美半導體：自 2021 年起，安森美半導體為梅賽德斯-奔馳 EQ 車(chē)隊提供逆變器 SiC 模塊。還將為奔馳VISION EQXX概念車(chē)提供SiC產(chǎn)品（2024年SOP）?；趯κ袌?chǎng)的樂(lè )觀(guān)估計，安森美半導體于 2022 年 7 月在日本京畿道富川市建立了新的研究中心和晶圓制造廠(chǎng)。供應商預計其 SiC 產(chǎn)品將在 2023 年貢獻 10 億美元和 2 美元的收入。2024年6億。

此外，還有羅姆、英飛凌、恩智浦、瑞薩電子、Wolfspeed等一眾國外優(yōu)質(zhì)企業(yè)在此布局。

比亞迪半導體：2022年6月，比亞迪半導體推出1200V 1040A SiC功率模塊，在不改變原有封裝尺寸的情況下，功率提升近30%。根據比亞迪的規劃，到2023年，其旗下所有電動(dòng)汽車(chē)都將使用碳化硅功率半導體，而不是硅基IGBT。

三安光電：2021年6月，湖南半導體基地投產(chǎn)，為比亞迪提供車(chē)載充電器用碳化硅。此外，2022年2月，三安光電與理想汽車(chē)成立合資公司，研究碳化硅技術(shù)，拓展碳化硅市場(chǎng)。

同光半導體：2021年12月29日，合成光半導體與長(cháng)城汽車(chē)簽署戰略投資協(xié)議，合成光半導體將為長(cháng)城汽車(chē)的機甲龍車(chē)型提供碳化硅產(chǎn)品。隨后的一系列模型也將主要使用 SiC 產(chǎn)品。

此外，國內還有一些布局包括碳化硅在內的第三代半導體的企業(yè)，在紛紛加速布局之中。

從供應商布局來(lái)看，中國企業(yè)與國外同行仍有較大差異：

國外企業(yè)已實(shí)現6英寸基板量產(chǎn)，正在布局8英寸產(chǎn)品；中國企業(yè)正處于4到6英寸階段。

國外產(chǎn)業(yè)鏈更加完整。例如，Wolfspeed、安森美、意法半導體等已經(jīng)構建了“SiC襯底-外延片-器件-模組”的垂直供應體系，而中國玩家仍停留在產(chǎn)業(yè)鏈的一個(gè)環(huán)節。

未來(lái)，為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，獲得更多競爭優(yōu)勢，中國供應商除了生產(chǎn)線(xiàn)建設外，還需要解決產(chǎn)業(yè)鏈擴張、車(chē)規級SiC MOSFET研發(fā)、批量制造能力、良率提升等問(wèn)題。

電動(dòng)汽車(chē)的增長(cháng)正在推動(dòng)對下一代功率半導體的需求，尤其是那些由碳化硅制成的半導體。這激發(fā)了碳化硅芯片制造商的興趣，例如安森美半導體和Wolfspeed 。

與傳統的硅基半導體相比，碳化硅半導體可以在更高的電壓、溫度和頻率下工作。這使它們成為電動(dòng)汽車(chē)、太陽(yáng)能轉換、5G 無(wú)線(xiàn)、航空航天和其他應用的更好選擇。

此外，碳化硅或 SiC 芯片的最大初始市場(chǎng)是電動(dòng)汽車(chē)。碳化硅芯片為電動(dòng)汽車(chē)提供更快的充電速度和更長(cháng)的續航里程。

投資銀行 Canaccord Genuity 估計，碳化硅晶圓產(chǎn)能將從 2021 年的 12.5 萬(wàn)片 6 英寸晶圓增加到 2030 年超過(guò) 400 萬(wàn)片 6 英寸等效晶圓，以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的需求。

主要的碳化硅芯片制造商包括英飛凌、Onsemi、羅姆半導體、意法半導體和 Wolfspeed。

Cowen 分析師 Matthew Ramsay 最近提高了他對碳化硅芯片市場(chǎng)的估計，并指出“供應方和需求方面的強勁勢頭”。他現在預計 2026 年碳化硅器件的銷(xiāo)售額為 71 億美元，而他之前估計為 54 億美元。此外，他估計 2022 年碳化硅芯片的銷(xiāo)售額為 22 億美元，高于 2021 年的 17 億美元。

“投資者對新興碳化硅市場(chǎng)的興趣和關(guān)注度繼續以幾乎與 TAM（總可尋址市場(chǎng)）一樣快的速度增長(cháng)，”拉姆齊在給客戶(hù)的一份報告中說(shuō)。“碳化硅似乎在一夜之間從深奧變成了必需品。”

Ramsay 表示，至少在本世紀下半葉之前，對 SiC 芯片的需求可能會(huì )超過(guò)供應。

Needham 分析師 Rajvindra Gill 在最近給客戶(hù)的一份報告中表示，碳化硅“有可能徹底改變多個(gè)市場(chǎng)”。他還指出，電動(dòng)汽車(chē)和充電基礎設施是推動(dòng)采用碳化硅芯片的大趨勢。

“對于特斯拉等公司而言，更小的外形尺寸（更長(cháng)的 10% 范圍）和更高的電壓（充電速度加快 50%）所帶來(lái)的效率提升超過(guò)了 SiC 晶圓的更高成本，”Gill 說(shuō)。他說(shuō)，特斯拉目前從 STMicro 采購其 SiC 功率芯片，但可能會(huì )將 Onsemi 作為第二個(gè)來(lái)源。

Gill 估計，電動(dòng)汽車(chē)的碳化硅芯片收入將從今年的 12 億美元增至 2030 年的 144 億美元。

與此同時(shí)，主要的碳化硅芯片制造商正在積極投資新工廠(chǎng)來(lái)制造 SiC 晶圓和器件。

對 SiC 芯片的興趣激增，特別是因為它們在快速充電、電池供電的電動(dòng)汽車(chē)中的實(shí)用性。芯片制造商紛紛做出回應，增加碳化硅產(chǎn)能并開(kāi)設新工廠(chǎng)。像CHIPS+ 法案這樣的政府財政激勵措施是對公司投資用于工業(yè)和汽車(chē)應用的功率半導體的額外刺激。

繼今年早些時(shí)候在紐約馬西開(kāi)設 Wolfspeed 的莫霍克谷工廠(chǎng)后，該公司最近宣布再次擴建到附近的達勒姆工廠(chǎng)。新工廠(chǎng)位于北卡羅來(lái)納州查塔姆縣。Wolfspeed 打算在現場(chǎng)生產(chǎn) 200 毫米 SiC 晶圓。

在距離達勒姆僅 40 英里的 445 英畝土地上，第一筆 13 億美元的投資計劃于 2024 年進(jìn)行。到 2030 年，總投資可能達到 50 億美元，創(chuàng )造 1,800 個(gè)新工作崗位。該設施最終將在占地 445 英畝的場(chǎng)地上占地 100 萬(wàn)平方英尺，使其成為世界上最大的 SiC 材料設施。

先進(jìn)半導體制造的行業(yè)領(lǐng)導者希望通過(guò) CHIPS+ 法案的資金支持其新成立的業(yè)務(wù)。除了獲得當地政府的投資外，Wolfspeed 還通過(guò) Wolfspeed 捐贈學(xué)者計劃獲得了北卡羅來(lái)納州農業(yè)技術(shù)州立大學(xué)的本地人才和專(zhuān)業(yè)知識，該計劃于 2020 年開(kāi)始，為期兩年。

另一家希望加強其供應鏈彈性的公司是意法半導體，據 EE Power 稱(chēng)，該公司剛剛宣布在意大利西西里島的卡塔尼亞開(kāi)設一家新的 200 毫米晶圓廠(chǎng)。

意法半導體歐洲工廠(chǎng)背后的理念不僅是制造需求量大的 200 毫米芯片，而且還通過(guò)基于溝槽技術(shù)生產(chǎn)具有新厚度和外延的 SiC 晶圓來(lái)重塑制造技術(shù)。

雖然 ST 主要依賴(lài)外包碳化硅，但新西西里工廠(chǎng)的目的是開(kāi)發(fā)內包做法，以減少增長(cháng)過(guò)程對外部供應商的依賴(lài)。

與其他半導體制造商一樣，ST 與當地教育工作者（在本例中為卡塔尼亞大學(xué)）合作，建立一個(gè)由工程師和學(xué)生共同研究先進(jìn)電力電子 的指導和教育社區。

據 TheElec 報道，總部位于韓國的 SK Siltron 宣布即將在密歇根州貝城開(kāi)設 SiC 晶圓廠(chǎng) ，并計劃增加 6 英寸 SiC 晶圓的產(chǎn)量。2020年，SK Siltron收購了杜邦的SiC晶圓業(yè)務(wù)。SK Siltron 計劃到 2023 年擴大到 8 英寸用于電力電子的晶圓和 120,000 片 6 英寸 SiC 晶圓。

SK Siltron 將使用新設施熔化硅，將其生長(cháng)成硅錠，并將所得材料切割成晶圓。 

新罕布什爾州哈德遜市將成為Onsemi 新 SiC 工廠(chǎng)的所在地，該工廠(chǎng)將采用垂直整合的制造工藝。onsemi 聲稱(chēng)，這個(gè)新設施將幫助其將端到端的電力電子解決方案推向市場(chǎng)——從采購原材料到制造可銷(xiāo)售的全封裝 SiC 器件。onsemi 計劃在未來(lái)五年內擴大其基板產(chǎn)能并投資 40 億美元，以建立一個(gè)彈性的電動(dòng)汽車(chē)供應鏈。