SiC晶圓爭奪戰(zhàn)已然打響,新基建正加速SiC功率器件規(guī)?；瘧?yīng)用

前言：

SiC（碳化硅）作為第三代半導(dǎo)體中的代表材料，可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域的高電壓環(huán)境中，包括汽車、能源、運(yùn)輸、消費(fèi)類電子等。據(jù)預(yù)測，到2025年全球SiC市場將會增加到60．4億美元，到2028年市場增長5倍，在SiC廣闊的市場需求下，SiC晶圓爭奪戰(zhàn)已然打響。

一個特斯拉就將消耗SiC晶圓總產(chǎn)能

這兩年，由于SiC獨(dú)有的優(yōu)良特性，車廠陸續(xù)開始導(dǎo)入SiC器件，這對SiC晶圓的需求量是巨大的。

Tesla第1季宣稱6月底美國工廠Model 3及Model Y的年產(chǎn)能將達(dá)50萬輛，上海廠計劃年底產(chǎn)能50萬輛，使其總產(chǎn)能規(guī)模近100萬輛，相當(dāng)于Tesla一年平均約要50萬片6英寸SiC。

而目前全球SiC硅晶圓總年產(chǎn)能約在40—60萬片，如此就消耗掉全球當(dāng)下SiC總產(chǎn)能。

在晶圓代工領(lǐng)域，SiC功率器件廠家基本上都自己擁有晶圓廠，不會委外代工。主要是因?yàn)橐刂瞥杀?，自有晶圓廠產(chǎn)品才能有競爭力。

而生產(chǎn)一片碳化硅晶圓并不難，困難的是要怎么從一片到一百片、一千片的量產(chǎn)能力。

全球及國內(nèi)SiC晶圓市場份額

2020上半年全球半導(dǎo)體SiC晶片市場份額，美國CREE出貨量占據(jù)全球45％，日本羅姆子公司SiCrystal占據(jù)20％，II－VI占13％；

目前全球生產(chǎn)SiC晶圓的廠商包括CREE、英飛凌、羅姆半導(dǎo)體旗下SiCrystal、II－IV、Norstel、新日鐵住金及道康寧等。

國內(nèi)出貨量比較大或者比較知名的晶圓襯底企業(yè)有天科合達(dá)、山東天岳、河北同光、東莞天域、河北普興、中科鋼研、中電科二所和南砂晶圓等。

中國企業(yè)天科合達(dá)的市場占有率由去年3％上升至2020年5．3％，山東天岳占比為2．6％。

SiC晶圓的技術(shù)要求導(dǎo)致量產(chǎn)難度

①在長晶的源頭晶種來源就要求相當(dāng)高的純度、取得困難。

②SiC晶棒約需要7天，由于長晶過程中要隨著監(jiān)測溫度以及制程的穩(wěn)定，以免良率不佳，故時間拉長更增添長晶制作過程中的難度。

③長晶棒的生成，一般的硅晶棒約可有200公分的長度，但長一根碳化硅的長晶棒只能長出2公分，造成量產(chǎn)的困難。

④SiC本身屬于硬脆性材料，其材料制成的晶圓，在使用傳統(tǒng)的機(jī)械式切割晶圓劃片時，極易產(chǎn)生崩邊等不良，影響產(chǎn)品最終良率及可靠性。

⑤目前單晶生長緩慢和品質(zhì)不夠穩(wěn)定，并且這也使得是SiC價格較高，沒有得到廣泛的推廣。

⑥目前市面上4英寸和6英寸的SiC晶圓幾乎占據(jù)市場100％，這是因?yàn)閹缀跛袕S商都無法處理8英寸SiC晶圓其超薄又超大的晶圓來進(jìn)行批量生產(chǎn)。

SiC的未來前景和核心領(lǐng)域

市場分析，碳化硅市場將于2025年達(dá)到25億美元（約合人民幣164．38億元）的市場規(guī)模。

到2025年，新能源汽車與充電樁領(lǐng)域的碳化硅市場將達(dá)到17．78億美元（約合人民幣116．81億元），約占碳化硅總市場規(guī)模的七成。

①電動汽車領(lǐng)域：新能源汽車是未來幾年SiC的主要驅(qū)動力，約占SiC總體市場容量的60％，因?yàn)镾iC每年可增加多達(dá)750美元的電池續(xù)航力，目前幾乎所有做主驅(qū)逆變器的廠家都將SiC作為主攻方向。

②電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域：使用SiC器件可提升控制器效率、功率密度以及開關(guān)頻率，通過降低開關(guān)損耗和簡化電路的熱處理系統(tǒng)來降低成本、重量、大小及功率逆變器的復(fù)雜性。

③5G／開關(guān)電源電源：對功率密度和高能效提出了非常高的要求，而碳化硅器件由于沒有反向恢復(fù)，電源能效通常能夠達(dá)到98％，受到追捧并不令人感到意外。

④電動汽車充電樁：消費(fèi)者如想等效于在加油站加滿油，就需要更高的充電功率和充電效率，因此隨著功率和速度的提高，對SiC MOSFET的需求越來越強(qiáng)。

⑤太陽能逆變器：在目前的太陽能逆變器領(lǐng)域中，碳化硅二極管的使用量也非常巨大，安裝量持續(xù)增長，主要用于替換原來的三電平逆變器復(fù)雜控制電路。

結(jié)尾：新基建正加速SiC功率器件規(guī)?；瘧?yīng)用

作為新基建的重要內(nèi)容之一，我國新能源汽車行業(yè)的發(fā)展也能夠給功率半導(dǎo)體器件帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

功率半導(dǎo)體器件被廣泛應(yīng)用于新基建各個領(lǐng)域，尤其是在特高壓、新能源汽車充電樁、軌道交通及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面更是起到了核心支撐作用。

作為新型功率半導(dǎo)體器件的代表之一，在新基建的助推下，SiC功率器件和整個SiC市場前景廣闊。

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