初創(chuàng)公司頻獲巨頭青睞、車企競相采用高性能碳化硅模塊……一系列現象表明，碳化硅（SiC）產業(yè)化正在加速。
上海證券報記者采訪多家上市公司、創(chuàng)投機構人士獲悉，在新能源汽車、光伏等市場需求帶動下，全球碳化硅市場正在快速成長。法國市場調研機構Yole統(tǒng)計，2021年碳化硅功率器件的市場規(guī)模約10億美元，預計到2025年將超過37億美元。在需求的拉動下，國內碳化硅全產業(yè)鏈正在快速突破中，斯達半導、新潔能、聞泰科技、露笑科技等產業(yè)鏈公司新成果頻現。
巨頭“不謀而合”的新方向
近期，鋰電巨頭、通信巨頭、整車大廠等盯上了碳化硅，頻頻入股相關初創(chuàng)公司。
6月29日，深圳市重投天科半導體有限公司發(fā)生工商變更，新增股東寧德時代、深圳市合和芯源半導體合伙企業(yè)（有限合伙）等。其中，寧德時代認繳出資額1.5億元，最終受益股份為6.82%。
天眼查顯示，重投天科的經營范圍包括研究、開發(fā)、生產第三代半導體碳化硅產品（碳化硅晶片、碳化硅外延晶片）等。重投天科的大股東為北京天科合達半導體股份有限公司，持股45%。
資料顯示，天科合達是一家專業(yè)從事第三代半導體碳化硅襯底片研發(fā)、生產和銷售的公司，產業(yè)涵蓋碳化硅單晶爐制造、碳化硅單晶生長原料制備和碳化硅單晶襯底制備。目前，天科合達向國內60余家科研機構批量供應襯底片，并出口至歐、美和日本等20多個國家和地區(qū)。
而作為碳化硅外延片“新貴”，東莞天域則得到寧德時代、比亞迪、華為、上汽的一致青睞。
天眼查顯示，東莞天域6月13日發(fā)生工商變更，新增股東比亞迪、上海尚頎頎盈商務咨詢合伙企業(yè)（有限合伙）等，上海尚頎頎盈的背后股東之一是上汽集團。6月27日，東莞天域再度進行了出資額和股東變更，新增股東宜賓晨道新能源產業(yè)股權投資合伙企業(yè)（有限合伙）等，后者的股東之一問鼎投資是寧德時代的全資子公司。此前，華為旗下深圳哈勃科技投資合伙企業(yè)（有限合伙）已投資東莞天域。
看好碳化硅的整車廠還有廣汽。碳化硅功率器件公司深圳基本半導體有限公司近期接連完成兩輪融資，其中6月完成C2輪融資由廣汽資本、潤峽招贏、藍海華騰等聯(lián)合投資。廣汽資本是廣汽集團的全資子公司。此前，基本半導體還獲得了福建省安芯產業(yè)投資基金合伙企業(yè)（有限合伙）、聞泰科技等的投資。
“上車、逐光”雙通道加速跑
為何集體看上了碳化硅？有業(yè)內人士稱，在新能源汽車、光伏、電力電子等市場需求帶動下，全球碳化硅市場規(guī)模正在快速成長，投資產業(yè)鏈公司正當時。
“我們看到越來越多的車企開始使用碳化硅MOSFET（金屬-氧化物半導體場效應晶體管）模塊方案，需求增速非?？?。”談起碳化硅“上車”，斯達半導董事長沈華告訴記者，在特斯拉之后，比亞迪和現代汽車都在部分車型上搭載了高性能碳化硅模塊，蔚來、小鵬等也計劃采用。
業(yè)內普遍認為，碳化硅功率器件在新能源汽車領域具有顯著的性能等優(yōu)勢。“比如在主逆變器里，用碳化硅MOSFET可提高約5%的系統(tǒng)效率。”沈華介紹，由此，整車廠有兩個選擇：一是采用相同電池容量，續(xù)航里程可提升5%；二是設計相同的續(xù)航里程，但電池容量可減少5%。
新潔能董秘肖東戈表示，鑒于碳化硅功率器件可明顯提升新能源汽車的功率密度、能效和續(xù)航里程，多家新能源主機廠新車型在轉向800V系統(tǒng)，需要采用1200V功率器件，碳化硅功率器件在這個電壓段優(yōu)勢明顯。后續(xù)，隨著成本進一步下降，碳化硅器件會成為新能源車的主流配置。
“不同于過去簡單對比價格，客戶更多開始考慮系統(tǒng)成本。”聞泰科技企劃部部長鄧安明說，當前碳化硅功率器件的價格確實依然高于硅器件，但碳化硅器件的更高效率等優(yōu)勢，可能使整個系統(tǒng)的價格低于硅解決方案。
光伏則是碳化硅的另一個“主戰(zhàn)場”。肖東戈介紹，2021年，光伏市場應用約占全球碳化硅功率器件市場的25%。
“光伏行業(yè)邁入后1500V以及20A大電流時代，要建成更大組串進一步降成本，就需要降低組件工作電壓和提高電站的電壓等級，碳化硅的性能優(yōu)勢凸顯。”安芯投資總裁王永剛援引Wolfspeed數據介紹，采用碳化硅后，光伏逆變器系統(tǒng)轉化效率可以從96%提升到99%以上，能量損耗降低30%以上，功率密度增加50%，顯著提高循環(huán)設備的使用壽命，降低系統(tǒng)體積，節(jié)約系統(tǒng)成本10%。
多家機構看好碳化硅市場的高成長性。Yole預測，2021年全球碳化硅功率器件的市場規(guī)模約10億美元，預計到2025年將超過37億美元，年復合增長率超過34%。
國內產業(yè)鏈公司亮點多多
看好碳化硅市場前景，國內產業(yè)鏈上的上市公司早已“謀定而動”，并獲得不少可喜的進展。
推動碳化硅功率器件在新能源汽車應用，是斯達半導重點推進的項目之一。沈華介紹，早在2020年，斯達半導生產的車規(guī)級碳化硅模塊已經獲得整車廠定點項目，目前已經獲得多個國內外新能源汽車主電機控制器項目定點，將為公司2022年至2029年碳化硅模塊的銷售增長提供持續(xù)動力。
肖東戈介紹，新潔能已推出1200V 60mohm（歐姆）碳化硅MOSFET樣品，并將在第三季度推出1200V 17mohm、1200 V 32mohm、1200V 75mohm等系列產品，主要目標市場是光伏逆變器和新能源汽車。此外，多家客戶在和公司溝通定制不同規(guī)格的碳化硅MOSFET和GaN（氮化鎵）HEMT樣品，相關業(yè)務未來成長可期。
在收購安世半導體后，聞泰科技一舉成為功率器件領頭羊。鄧安明介紹，聞泰科技的碳化硅技術研發(fā)進展順利，目前碳化硅二極管產品已經出樣，主要瞄準工業(yè)、消費和汽車等應用領域。另外，安世半導體漢堡晶圓廠采用G5WW C技術進行碳化硅外延批量生產。
在碳化硅上游的襯底片和外延片領域，國內公司也進步飛快。露笑科技近日披露，目前已經到位280臺長晶爐，預計7月能出產500片至1000片碳化硅襯底片，8月產出1000片至2000片，到今年底能實現月產能5000片的生產規(guī)模。
更重要的是，碳化硅成本開始有了松動。“碳化硅功率器件成本已經降低到硅基器件的3倍左右。”沈華介紹，考慮到整個系統(tǒng)中電池等零配件成本節(jié)約，碳化硅在車載領域已具有一定競爭力。當前，碳化硅主要應用于售價30萬元以上的高端車型，隨著成本進一步壓縮，未來碳化硅將覆蓋到20萬元甚至15萬元以下的車型，市場需求將是指數級增長。
沈華表示，在成本下降等推動下，碳化硅器件在新能源車的占比還將進一步提升。肖東戈預計，到2025年，大部分新能源汽車均會采用碳化硅MOSFET作為主驅動系統(tǒng)的器件。
襯底和外延是最大掣肘
第三代半導體迎來廣闊的下游應用領域和場景，國內產業(yè)鏈盡管快速進步，但依然存在明顯“短板”。
“瓶頸在碳化硅襯底和MOSFET器件工藝。”肖東戈表示，尤其是柵氧化層工藝決定了碳化硅器件的可靠性，以及是否能滿足汽車電子的應用需求。
“較高的材料成本限制了碳化硅的快速普及。”王永剛從產業(yè)化角度分析說，第一，碳化硅襯底和外延占整個器件成本70%左右，提升襯底和外延的良率是降低成本的有效方式；第二，更大尺寸碳化硅襯底也是降成本的重要舉措，6英寸襯底片器件成本較4英寸的可降低30%，8英寸襯底片還可進一步降成本；第三，碳化硅應用規(guī)模不斷提升可帶動設備、材料等成本降低，從而推動器件的系統(tǒng)成本下降。
全球來看，Wolfspeed（原名Cree）是最主要的導電型碳化硅襯底片供應商；Wolfspeed、II-VI（貳陸）是半絕緣型襯底片主要供應商。目前，Wolfspeed、II-VI已開發(fā)出8英寸襯底片。
可喜的是，天岳先進已成長為全球碳化硅襯底片領域的佼佼者，在半絕緣型襯底片市場以30%的市占率位列全球前三。公司表示，今年工作重點之一是6英寸導電型襯底產能建設、客戶驗證。在外延片領域，瀚天天成、東莞天域、天科合達、晶睿電子、中電化合物半導體有限公司、河北普興電子等一批公司正在奮力成長。
對于產業(yè)鏈短板，業(yè)內人士表示，突破材料瓶頸和工藝技術瓶頸需要一定的時間，急不得。但可以期待的是，在下游高景氣應用驅動下，國內碳化硅產業(yè)鏈有望得到更快速的發(fā)展。
