2023年對碳化硅廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)是忙碌的一年。在半導體整體下行的背景下，碳化硅依然呈現供不應求的景況。這使相關(guān)廠(chǎng)商一整年都在尋求擴產(chǎn)與尋找襯底貨源中度過(guò)。展望2024年，受汽車(chē)應用的帶動(dòng)，市場(chǎng)對碳化硅器件的需求熱度依然不減，隨著(zhù)8英寸晶圓的小幅試產(chǎn)，行業(yè)的競爭將在新一階段逐步展開(kāi)。

汽車(chē)與光伏應用增長(cháng)，市場(chǎng)供不應求

在經(jīng)歷了一輪“缺芯潮”之后，全球半導體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入相對漫長(cháng)的下行周期，大多數半導體公司遭受市場(chǎng)壓力，碳化硅卻是一抹難得的亮色。從2021年-2022年起，碳化硅器件便進(jìn)入供應短缺狀態(tài)，至今依然沒(méi)有得到完全緩解。其中，汽車(chē)對碳化硅器件應用量的提升，成為拉動(dòng)行業(yè)增長(cháng)的主要因素。

碳化硅在電動(dòng)車(chē)輛和混合動(dòng)力汽車(chē)的功率電子系統中起著(zhù)關(guān)鍵作用，碳化硅器件主要應用于逆變器、DC-DC轉換器、車(chē)載充電器等部件當中，可以在更高的電壓和溫度下工作，而且效率更高，散熱更好。隨著(zhù)電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)的需求增加，碳化硅產(chǎn)品的市場(chǎng)需求仍在增加。

據不完全統計，截至2023年上半年，全球已有40款碳化硅車(chē)型進(jìn)入量產(chǎn)交付，上半年全球碳化硅車(chē)型銷(xiāo)量超過(guò)120萬(wàn)輛。從Yole Intelligence發(fā)布的2023年版《功率碳化硅報告》來(lái)看，碳化硅行業(yè)近年實(shí)現了創(chuàng )紀錄的增長(cháng)，預計到2028年，全球功率碳化硅器件市場(chǎng)將增長(cháng)至近90億美元。其中，新能源汽車(chē)可以稱(chēng)得上當前碳化硅的殺手級應用。

碳化硅也在不斷拓展新的應用領(lǐng)域。根據中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院光子信息與能源材料研究中心楊春雷研究員的介紹，近年來(lái)光伏太陽(yáng)能裝機容量持續增長(cháng)，中國作為主要地區市場(chǎng)，2022年新增裝機占比超過(guò)45%。碳化硅器在光伏市場(chǎng)應用值得關(guān)注。Yole研報預計，應用于光伏發(fā)電及儲能的碳化硅市場(chǎng)規模將在2025年達到3.14億美元，2019年-2025年復合增長(cháng)率為17%。

光伏逆變器是光伏系統的核心部件，可以將太陽(yáng)能板產(chǎn)生的可變直流電轉換為交流電，并反饋回輸電系統或供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。IGBT是光伏逆變器的核心器件之一。隨著(zhù)碳化硅在光伏領(lǐng)域應用逐漸成熟，碳化硅器件可有效提高光伏發(fā)電轉換效率，光伏逆變器的轉換效率可從硅基的96%提升至SiC MOSFET的99%以上，能量損耗降低50%，設備循環(huán)壽命提升50倍。這使得光伏逆變器擁有更大替換碳化硅的動(dòng)力。伴隨滲透率的進(jìn)一步提升，未來(lái)的碳化硅有望逐漸替代硅基IGBT在光伏逆變器上的應用。

大廠(chǎng)紛紛擴產(chǎn)，國內差距正在縮短

隨著(zhù)需求的增長(cháng)，碳化硅大廠(chǎng)紛紛加速產(chǎn)業(yè)布局。2023年10月13日，中國香港科技園公司與杰平方半導體簽署合作備忘錄，投資開(kāi)設香港首座碳化硅8英寸晶圓廠(chǎng)。該項目的總投資額約69億元港幣，計劃于2028年達到年產(chǎn)量24萬(wàn)片碳化硅晶圓。杰平方半導體是一家聚焦車(chē)載芯片研發(fā)的芯片設計企業(yè)。

10月10日，三菱電機與電裝分別向Coherent公司的碳化硅業(yè)務(wù)子公司投資5億美元，并各自獲得12.5%的非控股權益。三菱電機與電裝表示，通過(guò)投資Coherent，可加強雙方的垂直合作，確保 6/8英寸碳化硅芯片的采購的穩定。

8月31日，博世宣布完成對TSI Semiconductors的200mm晶圓廠(chǎng)收購。博世計劃在未來(lái)幾年中向該晶圓廠(chǎng)投資15億美元。在2026年之后，該晶圓廠(chǎng)將生產(chǎn)8英寸碳化硅晶圓。2023年1月，博世還表示計劃在蘇州建設一座工廠(chǎng)——博世新能源汽車(chē)核心部件及自動(dòng)駕駛研發(fā)制造基地，生產(chǎn)內容包含SiC功率模塊等。

6月份，意法半導體宣布與三安光電成立8英寸碳化硅器件制造合資企業(yè)，建設總額預計約達32億美元，主要從事碳化硅外延、芯片生產(chǎn)，預計2028年全面落成達產(chǎn)后，8英寸碳化硅晶圓產(chǎn)能將達1萬(wàn)片/周。此外，三安光電還將利用自有碳化硅襯底工藝，單獨建造和運營(yíng)一座新的8英寸碳化硅襯底制造廠(chǎng)，以滿(mǎn)足合資廠(chǎng)的襯底需求。

安森美也一直在推進(jìn)碳化硅的擴張計劃。近兩年來(lái)在多個(gè)國家的基地頻繁擴產(chǎn)。5月份，安森美表示，考慮在美國、捷克、韓國投資20億美元擴產(chǎn)碳化硅芯片。另有媒體報道，三星電子內部組建碳化硅功率半導體團隊，計劃投資700-8000 億韓元進(jìn)入碳化硅與氮化鎵代工業(yè)務(wù)。

對此，中科院半導體所研究員石寅指出，國內的競爭還處于起步階段，由于看到這個(gè)好市場(chǎng)，很多企業(yè)把碳化硅選作新賽道布局。另外有一個(gè)中國特有的原因，碳化硅的生產(chǎn)設備西方尚未作為重點(diǎn)實(shí)施禁運，因此不少地區在擴建碳化硅產(chǎn)線(xiàn)。中國碳化硅的優(yōu)勢在于下游應用市場(chǎng)龐大，無(wú)論是在新能源汽車(chē)還是光伏太陽(yáng)能行業(yè)，國內都具備領(lǐng)先優(yōu)勢。

產(chǎn)業(yè)熱潮持續，領(lǐng)域內并購案增加

隨著(zhù)碳化硅產(chǎn)業(yè)熱潮的發(fā)展，領(lǐng)域內并購案也在增加。2023年11月，羅姆宣布完成對Solar Frontier原國富工廠(chǎng)的收購；安森美在2021年以4.15億收購GTAT；SK在2020年以4.5億美元收購杜邦碳化硅晶圓事業(yè)部；ST在2019年以1.375 億美元收購Norstel AB……

碳化硅行業(yè)如果從2018年開(kāi)始規?；瘧盟闫?，至今不過(guò)5-6年時(shí)間，仍然處于發(fā)展的初期階段。技術(shù)門(mén)檻和資金門(mén)檻，相對于已經(jīng)走向3nm的硅基芯片要小很多。隨著(zhù)近年來(lái)產(chǎn)業(yè)熱度的不斷提升，很多大型半導體企業(yè)開(kāi)始進(jìn)入碳化硅行業(yè)布局卡位。對此，有投資領(lǐng)域專(zhuān)家預計，未來(lái)3—5年時(shí)間，有極大可能保持當前的節奏，每年三至四起具有一定規模且有一定影響的并購案，持續一段時(shí)間。

相較之下，國內的碳化硅產(chǎn)業(yè)起步較晚，就并購角度而言，目前國內大規模碳化硅并購案還不多。不過(guò)隨著(zhù)越來(lái)越多的資本與企業(yè)進(jìn)入這個(gè)賽道，將來(lái)出現大規模的并購重組是不可避免的。芯聚能半導體CEO周曉陽(yáng)在相關(guān)論壇演講時(shí)，就對碳化硅產(chǎn)業(yè)判斷指出，碳化硅賽道已經(jīng)過(guò)于擁擠，一定會(huì )有人掉隊，將來(lái)并購重組不可避免。

那么，中國碳化硅企業(yè)應當如何更加有效地實(shí)施并購整合呢？專(zhuān)家指出，碳化硅是一個(gè)比較新的賽道。從國際上看，現在很多公司已經(jīng)開(kāi)始從產(chǎn)業(yè)鏈最上游的襯底材料做到最下游的器件模組，探索打造端到端的產(chǎn)業(yè)新模式。比如羅姆收購SiCrystal股權就是一種從器件公司向襯底材料的延伸，近期收購Solar Frontier也有這方面的意味。這與硅基半導體領(lǐng)域分化為Foundry、Fabless的模式大不相同。而這樣的發(fā)展模式也值得國內企業(yè)借鑒。

展望2024，關(guān)注市場(chǎng)長(cháng)期看好與短期波動(dòng)

展望2024碳化硅的市場(chǎng)行情，英飛凌科技全球高級副總裁及大中華區總裁、英飛凌科技大中華區電源與傳感系統事業(yè)部負責人潘大偉表示，第三代半導體是實(shí)現低碳化、數字化的重要技術(shù)，無(wú)論是碳化硅還是氮化鎵的應用，都有力地支撐了當今社會(huì )的可持續發(fā)展。因此看好碳化硅的長(cháng)期市場(chǎng)需求。特別是在汽車(chē)領(lǐng)域，隨著(zhù)搭載800V高壓平臺的新能源車(chē)型逐漸推廣，多個(gè)車(chē)企均對高性能、高電壓、低導通電阻的碳化硅MOSFET器件提出了更大的需求，如應用于主驅動(dòng)的1200V大功率的全橋碳化硅MOSFET模塊、應用于車(chē)載OBC充電器的碳化硅模塊等。

不過(guò)市場(chǎng)可能出現的短期波動(dòng)變化也值得注意。有聲音表示擔心，2023年底汽車(chē)半導體的短缺情況已經(jīng)得到緩解，已經(jīng)火熱一段時(shí)間的碳化硅行情或將發(fā)生一定改變。這對相關(guān)企業(yè)來(lái)說(shuō)，應當給予一定關(guān)注，提前規劃。

另一個(gè)值得關(guān)注的變化是整個(gè)行業(yè)從6英寸晶圓向8英寸的過(guò)渡期。當前國際大廠(chǎng)仍以6英寸晶圓為主，為進(jìn)一步提升產(chǎn)能，降低單個(gè)器件的成本，如英飛凌、Wolfspeed、ST、羅姆半導體等幾年前就開(kāi)始布局8寸碳化硅晶圓，并計劃逐漸實(shí)現向8英寸晶圓的過(guò)渡。

安富利現場(chǎng)應用管理總監丁國驕表示，制約碳化硅大規模生產(chǎn)的主要因素并不是資金設備等方面的投入，而是碳化硅的生長(cháng)性。怎樣讓晶圓長(cháng)快、長(cháng)厚、長(cháng)大，這是綜合材料和工藝的問(wèn)題，需要投入研究試驗和積累。目前國內外專(zhuān)家和各廠(chǎng)家正在加大投入攻克這些難題。Yole 高級技術(shù)和市場(chǎng)分析師Poshun Chiu也強調，隨著(zhù)未來(lái)8英寸晶圓量產(chǎn)增加，碳化硅晶圓的價(jià)格將會(huì )受到侵蝕。未來(lái)幾年中，從產(chǎn)品到價(jià)格如何迎接8英寸晶圓時(shí)代的到來(lái)，將是一個(gè)挑戰。