瑞萨与Wolfspeed签下十年大单，8英寸碳化硅成必争之地

电子发烧友网报道（文/黄山明）作为第三代半导体材料核心，碳化硅（SiC）与其它半导体产品去库存的市场节奏截然不同。市场中高性能碳化硅仍然持续紧缺，并且随着新能源汽车的蓬勃发展，也带动着碳化硅市场热度上涨。
 
近期，包括罗姆、安森美、Wolfspeed、博世、三安光电、天岳先进等国内外企业纷纷披露碳化硅项目最新进展，其中多起投资金额超百亿元人民币。就在这几日，市场消息显示，瑞萨电子与Wolfspeed签署10年碳化硅晶圆供应协议，碳化硅市场仍在持续火热。
 
瑞萨与wolfspeed签下十年大单，多家大厂扩建碳化硅
 
近日，日本车用芯片厂商瑞萨电子宣布与美国半导体制造商Wolfspeed达成晶圆供应协议，根据签订的协议，瑞萨电子向Wolfspeed支付20亿美元保证金，确保Wolfspeed提供10年的碳化硅裸片和外延片供应承诺。
 
协议要求Wolfspeed在2025年为瑞萨电子提供6英寸（150mm）碳化硅裸晶片和外延晶片，并且协议中预计，在Wolfspeed位于北卡罗来纳州的John Palmour碳化硅制造中心全面投入运营后，将向瑞萨电子供应8英寸（200mm）碳化硅裸晶片和外延晶片。
 
巧合的是，就在同一天，Wolfspeed官方披露，其8英寸莫霍克谷器件工厂向中国终端客户批量出货碳化硅MOSFET。资料显示，这座位于纽约州的工厂为世界上第一个和最大的8英寸碳化硅晶圆厂。
 
而在6月份，Wolfspeed收到了来自阿波罗全球资产管理公司为首的一组投资人向其提供的20亿美元资金，用以支持其在美国生产。Wolfspeed将利用所获得的资金扩建公司在美国已有的两个碳化硅晶圆生产设施，并为捷豹、路虎等汽车厂商供应碳化硅芯片。
 
据Yole预测，2021-207年全球碳化硅功率器件市场规模有望从10.90亿美元增长到62.97亿美元，保持年均34%的复合增速。其中，车规级市场是碳化硅最主要的应用场景，有望从2021年的6.85亿美元增长至2027年49.86亿美元，年复合增长率达39.2%。
 
因此不仅是Wolfspeed，多家大厂均在加速布局碳化硅。今年5月份，英飞凌宣布其正在推动碳化硅供应商体系多元化，并分别与中国碳化硅供应商天科合达和天岳先进签订了6英寸晶圆和晶锭的供应协议，供应量预计将占到英飞凌长期需求量两位数的份额。
 
根据协议，两家中国企业在第一阶段侧重于6英寸碳化硅材料的供应，后续将提供200毫米直径碳化硅材料，助力英飞凌向8英寸晶圆的过渡。
 
英飞凌表示，与中国碳化硅供应商的合作，有助于保证供应链的稳定，尤其是满足中国市场在汽车、太阳能和电动汽车充电应用及储能系统等领域对碳化硅半导体产品不断增长的需求，并将推动新兴半导体材料碳化硅的快速发展。
 
与此同时，英飞凌正着力提升碳化硅产能，以实现在2030年之前占据全球30%市场份额的目标。预计到2027年，英飞凌的碳化硅产能将增长10倍。英飞凌位于马来西亚居林的新工厂计划于2024年投产，届时将补充奥地利菲拉赫工厂的产能。
 
此外，6月份，三安光电与意法半导体合作升级，斥资32亿美元共建8英寸碳化硅外延、芯片合资代工厂，并计划通过三安光电全资子公司，投入70亿元建设年产48万片/年的8英寸碳化硅衬底。
 
中电化合物也宣布与韩国Power Master签订了长期供应8英寸在内的碳化硅材料的协议，公司预计未来3年碳化硅产能将达到8万片。从各大厂商密集的投资扩产来看，碳化硅的景气度正在火热上升。
 
8英寸碳化硅成中外厂商必争之地
 
为何碳化硅如此受到厂商的青睐，与传统的硅功率器件相比，碳化硅功率器件具备耐高压、耐高温、高频化等特性。应用在新能源汽车上，可以让整车能耗更低、尺寸更小、续航更长。
 
从产业链角度来看，碳化硅涉及衬底、外延、器件设计、器件制造和封测等一系列环节，而碳化硅衬底和外延片的价值量占比超过一半，衬底成本最大，占比达47%；其次是外延成本占比为23%，成为决定碳化硅器件品质的关键。
 
而在整个碳化硅的投资中，8英寸产品尤其受到热捧，这是因为尺寸越大的碳化硅，成本越低。业内人士透露，8英寸碳化硅的成本，可较6英寸降低63%，且边缘浪费也会少很多。并且部分厂商认为，当前硅基器件的8英寸产品相对成功，他们更愿意接受8英寸碳化硅衬底。
 
从全球市场来看，已经有超过15家企业展示了各自8英寸碳化硅衬底的样品，包括Wolfspeed、罗姆、Coherent、英飞凌、ST等，并且许多企业已经将生产节点提前到了今年。除了上文所提到的Wolfspeed外，如罗姆、英飞凌预计将于2023年开始量产8英寸碳化硅衬底，英飞凌计划在2025年量产8英寸碳化硅器件；Coherent在2022年3月宣布将在美国伊斯顿大规模建设近30万平方英尺的工厂，以扩大6英寸和8英寸SiC衬底和外延晶片的生产。
 
相比之下，国产碳化硅厂商基本以6英寸碳化硅晶圆为主，总体处于向6英寸加速实现量产、8英寸布局研发的阶段。不过在近年来，国内企业开始加速布局8英寸碳化硅。
 
比如天科合达去年便正式对外发布了8英寸衬底，产品已经实现了小批量供货；晶升股份也在近期于投资者互动平台上回应称，公司已开始8英寸碳化硅长晶设备的批量生产；烁科晶体宣布实现了8英寸碳化硅单晶研制，攻克了大尺寸籽晶获得难、晶体生长面临的应力大及晶体开裂等问题，产品已小批量生产和销售。
 
晶盛机电也在前不久官方公众号上宣布，成功发布8英寸单片式碳化硅外延设备，可兼容6&8英寸碳化硅外延，这也是继今年2月份推出6英寸双片式碳化硅外延设备后，不到半年再次成功推出8英寸单片式碳化硅外延生长设备。
 
过去碳化硅外延设备主要由意大利的LPE公司、德国AIXTRON公司以及日本Nuflare公司所垄断，但国外龙头的产能严重不足，Nuflare产能基本供给美国，LPE年产能约30 台，产能较为有限，AIXTRON 则由于设备稳定性问题目前未完全进入国内供应链。晶盛机电的设备，有望实现国产替代。
 
当前在碳化硅各个环节中，国内已经涌现出一批代表企业与研究机构，除了上述企业以外，还有如瀚天天成、东莞天域、时代电气、斯达半导体、泰科天润、南砂晶圆、同光股份、科友半导体、乾晶半导体、中科院物理所、山东大学等，而赛微电子、三安光电、露笑科技等也在筹备相关产业建设。
 
随着新能源汽车、AI、IoT等新兴技术的发展，对碳化硅的需求也在持续上升，而更大尺寸的碳化硅不仅能显著增加产量，相比6英寸，由于边缘损耗减少，同等条件下从8英寸衬底切出的芯片数会提升将近90%。
 
同时这也极大节省了成本，从产品使用效率上看，目前6英寸和8英寸的可用面积大约相差1.78倍，成本降低63%。这点非常重要，毕竟如今的碳化硅在成本上，仍然高于传统硅器件3-5倍，如果成本大幅降低，将极大推动碳化硅的普及。因此，8英寸碳化硅已经成为厂商的必争之地。
 
写在最后
 
尽管在新能源车快速发展的当下，碳化硅也被带动的快速起量，但就在数月前，马斯克曾公开喊话称，将在未来减少75%的碳化硅用量，也给市场泼了一盆冷水。如今来看，此举不过是马斯克为了向意法半导体施压降低成本所做出的举动，毕竟碳化硅实在过于昂贵。
 
但8英寸碳化硅的逐渐量产将解决这一问题，更大面积的晶圆将让成本快速下压。不过这并不意味着碳化硅的供应已经得到了解决，行业机构数据显示，目前8英寸的产品市占率不到2%，并预测2026年市场份额才会成长到15%左右。业内人士认为，国产8英寸碳化硅将在2025年左右起量。
 
这意味着碳化硅市场的供需缺口可能要到2025年才能看到反转，如果进度不及预期，其供给紧张的态势还将维持2-3年左右。为了保障有足够的产品供应，国内不少车厂已经开始与相关企业进行合作，比如比亚迪投资了天科合达，三安光电跟理想汽车合资成立年产能240万的碳化硅公司，小鹏汽车投资了瞻芯电子，深蓝汽车与斯达半导组建了合资公司等。这些举措也将进一步推动国内碳化硅产业发展，加强国产产品的竞争力。