作為寬禁帶半導體的代表性材料之一，碳化硅（SiC）在剛剛過去的2024年加速滲透到更多領域。在降本提效刺激下，全球碳化硅行業(yè)在2024年維持著“增資擴產(chǎn)”的熱潮，產(chǎn)業(yè)鏈相關企業(yè)競相作出新動作，積極擴充產(chǎn)能，推動碳化硅產(chǎn)業(yè)化進程不斷向前邁進。

在此背景下，2025年，碳化硅產(chǎn)業(yè)將正式進入8英寸產(chǎn)能轉(zhuǎn)換的關鍵階段；與此同時，企業(yè)在迎接產(chǎn)業(yè)化加速落地的過程中也將面臨更大的競爭壓力和新的挑戰(zhàn)。

大廠押注“大尺寸”

碳化硅企業(yè)正在向8英寸晶圓和襯底邁進。

為了在電動汽車、工業(yè)、能源等領域搶占更多市場份額，意法半導體、安森美等國際廠商斥巨資建設8英寸新廠，擴充碳化硅產(chǎn)能。

2024年5月，意法半導體宣布將在意大利卡塔尼亞新建8英寸碳化硅功率器件和模塊的大規(guī)模制造及封測綜合基地，而這也是世界首個全流程垂直集成的碳化硅工廠。該項目總投資額預計為50億歐元，預計2026年運營投產(chǎn)，在2033年前達到全部產(chǎn)能。憑借該項目，意法半導體將實現(xiàn)其碳化硅制造全面垂直整合的雄心——在一個園區(qū)內(nèi)完成從芯片研發(fā)到制造、從晶圓襯底到模塊的碳化硅功率器件全部生產(chǎn)，賦能汽車和工業(yè)客戶的電氣化進程和高能效轉(zhuǎn)型。

同年6月，安森美宣布將斥資20億美元在捷克建設垂直集成碳化硅制造工廠，借此擴大碳化硅產(chǎn)能。12月，安森美又宣布已與Qorvo達成協(xié)議，將以1.15億美元現(xiàn)金收購碳化硅結(jié)型場效應晶體管（SiC JFET）技術業(yè)務，以及Qorvo子公司United Silicon Carbide。安森美表示，此舉將加速安森美為新興市場（如電動汽車電池斷開和固態(tài)斷路器）做好準備。

8月，英飛凌正式啟用了居林碳化硅晶圓廠一期工程，該生產(chǎn)基地將幫助英飛凌實現(xiàn)在2030年之前占據(jù)全球30% SiC市場份額的目標。

此外，近期有消息傳出，德國汽車零部件供應商博世已與美國商務部達成初步協(xié)議，計劃投資19億美元把加州的羅斯維爾制造設施工廠改造為生產(chǎn)8英寸碳化硅芯片的半導體工廠。

雖然日本在功率半導體領域仍然占有舉足輕重的地位，但近年來也面臨著市場和行業(yè)變遷所帶來的挑戰(zhàn)。為此，“焦慮”的日本功率半導體廠商在2024年紛紛增資擴產(chǎn)，強化其碳化硅供應鏈。

2024年7月，日本羅姆半導體通過其子公司Lapis半導體，與Solar Frontier達成基本協(xié)議，收購其國富工廠的資產(chǎn)，并將該廠改造為8英寸碳化硅晶圓制造工廠。

同年9月，住友金屬及其全資子公司Sicoxs Coparation宣布，將在Sicoxs的Ohkuchi工廠建設一條新的8英寸SiCkrest（Sicoxs開發(fā)的直接鍵合的襯底制造技術）大規(guī)模生產(chǎn)線。另一日企富士電機則宣布在2024-2026財年投資2000億日元用于碳化硅功率半導體生產(chǎn)，其中包括在日本松本工廠的8英寸SiC產(chǎn)能，預計將于2027年開始生產(chǎn)。

芯聯(lián)集成8英寸碳化硅工程批下線現(xiàn)場

值得關注的是，我國在8英寸晶圓制造方面也在迎頭趕上。2024年4月，芯聯(lián)集成8英寸碳化硅工程片順利下線，成為國內(nèi)率先開啟8英寸碳化硅生產(chǎn)的晶圓廠，計劃2025年進入規(guī)模量產(chǎn)。

業(yè)內(nèi)人士指出，碳化硅從6英寸轉(zhuǎn)向8英寸是必然趨勢，而8英寸量產(chǎn)將助推碳化硅產(chǎn)品走向規(guī)?；瘧?。

碳化硅襯底產(chǎn)能“大提升”

從產(chǎn)業(yè)鏈條上來看，目前碳化硅在升級換擋之際面臨的主要挑戰(zhàn)便是在襯底端。由于碳化硅襯底的技術和資金壁壘高，襯底產(chǎn)能影響著碳化硅行業(yè)的發(fā)展步伐。近年來，我國碳化硅襯底行業(yè)發(fā)展迅速，已成為全球重要的生產(chǎn)基地。

2024年，碳化硅襯底相關企業(yè)在產(chǎn)能擴張方面積極布局，同時有更多項目進入落地階段或取得進展。

來源：集邦咨詢

2024年2月，河北同光半導體股份有限公司旗下的碳化硅襯底項目和粉體項目順利通過驗收。6月，南砂晶圓8英寸碳化硅單晶和襯底項目正式投產(chǎn)。該項目規(guī)劃打造全國最大的8英寸碳化硅襯底生產(chǎn)基地，計劃于2025年實現(xiàn)滿產(chǎn)達產(chǎn)。

同年9月，科友半導體宣布成功實現(xiàn)8英寸高品質(zhì)碳化硅襯底的批量制備，通過優(yōu)化電阻爐溫場、引入緩沖層優(yōu)化長晶工藝、優(yōu)化原料區(qū)域溫度分布，充分發(fā)揮電阻加熱式PVT法碳化硅單晶穩(wěn)定生長的優(yōu)勢。

同年10月，浙江博藍特半導體科技股份有限公司旗下年產(chǎn)15萬片碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化項目已投入生產(chǎn)。11月，天科合達“碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化基地建設二期項目”在北京開工。天科合達總經(jīng)理楊建表示，公司核心產(chǎn)品為6-8英寸碳化硅襯底，已向國內(nèi)外多家企業(yè)及科研機構(gòu)批量供應，為國產(chǎn)碳化硅材料在功率器件、微波射頻器件等領域的應用奠定了基礎。

在12英寸碳化硅襯底方面，我國已取得最新成果。2024年11月，天岳先進發(fā)布了12英寸（300mm）N型碳化硅襯底產(chǎn)品，標志著碳化硅產(chǎn)業(yè)正式邁入超大尺寸襯底時代。12月，中電科半導體材料有限公司所屬的山西爍科晶體有限公司宣布研制出12英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底，并同期研制成功12英寸N型碳化硅單晶襯底。

業(yè)內(nèi)人士指出，大尺寸的碳化硅襯底商用是必然趨勢，但面臨技術、資金、市場等方面的挑戰(zhàn)，預計12英寸碳化硅襯底小規(guī)模生產(chǎn)時間將落在2027年。

伴隨碳化硅襯底整體產(chǎn)能的提升，價格下探也將成為趨勢，這將讓碳化硅的應用范圍擴大以及市場規(guī)模提升。但與此同時，價格下探也會給襯底廠商造成一定的壓力。

產(chǎn)業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)“齊用力”

隨著碳化硅在新能源汽車、工業(yè)、通信、能源等領域加速滲透，其市場規(guī)模將持續(xù)提升，但應用擴大的關鍵是降本提效。為此，2024年，相關企業(yè)在碳化硅外延、器件等關鍵環(huán)節(jié)均持續(xù)展開投入。

8英寸碳化硅晶體(來源：科友半導體）

外延生長作為承上啟下的重要環(huán)節(jié)，是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的中堅力量。目前，我國企業(yè)在6英寸碳化硅外延生長上已經(jīng)實現(xiàn)逐步放量，并開始在8英寸外延方面發(fā)力。

2024年8月，廣東天域半導體總部和生產(chǎn)制造中心項目即將試產(chǎn)。該項目總投資80億元，建成后用于生產(chǎn)6英寸/8英寸碳化硅外延晶片，產(chǎn)能達150萬片/年，未來預計年產(chǎn)值約100億元。

同年12月底，碳化硅外延片鏈主企業(yè)瀚天天成電子科技（廈門）股份有限公司官宣，順利完成pre-IPO融資，主要用于產(chǎn)能擴大，將加快在廈門投資建設8英寸碳化硅外延片生產(chǎn)線。

近期，重慶8英寸碳化硅項目迎來最新進展，預計2025年2月底通線。這一總投資約300億元的項目由三安光電和意法半導體在重慶合資建廠，全面整合了8英寸車規(guī)級碳化硅的襯底、外延、芯片的研發(fā)制造。此外，2024年9月，重慶三安項目（系8英寸碳化硅襯底配套工廠）已實現(xiàn)襯底廠的點亮通線。

碳化硅功率器件市場也保持了較快增速。市場調(diào)研機構(gòu)Yole預測，到2029年，碳化硅功率器件市場規(guī)模將達到100億美元，2023-2029年年均復合增長率為25%。2024年，隨著碳化硅器件制造需求增長，國內(nèi)廠商加速投產(chǎn)擴產(chǎn)步伐。

2024年4月，智新半導體第二條生產(chǎn)線投用，規(guī)劃產(chǎn)能40萬只，兼容生產(chǎn)400V硅基IGBT模塊和800V碳化硅模塊。6月，士蘭微電子在廈門正式啟動了8英寸SiC功率器件芯片制造線項目，總投資120億元，年產(chǎn)能為72萬片8英寸SiC功率器件芯片。同年6月，聞泰科技旗下安世半導體宣布，計劃投資2億美元研發(fā)碳化硅、氮化鎵等下一代寬禁帶半導體，并在漢堡工廠建立生產(chǎn)設施。

縱觀2024全年，碳化硅在AI電源里的應用有抬升勢頭；在微型逆變器領域，碳化硅功率器件也具有明確的增長趨勢；同時由于高質(zhì)量P型襯底的出現(xiàn)，碳化硅IGBT、GTO在電網(wǎng)領域具有商業(yè)化應用前景。在一眾產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的持續(xù)投資建設下，碳化硅產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)走強，但競爭也愈加激烈。

責任編輯：楊鵬岳