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SiC市场的最新变化,为本土企业指明机会所在
2023-05-31 标签: ICNET  汽车  新能源 来源:ICNET


随着新能源车及相关产业发展,碳化硅(SiC)器件变得愈发炙手可热。欧洲地区,博世、英飞凌等厂商全力冲刺SiC器件,欧美主流SiC基板供应商自然也是订单满手,无暇供应亚洲市场。但此情况在近期发生了变化,业界传出欧美SiC基板已经小量流向亚洲市场,且报价微幅下降。


据业内透露,欧美基板厂对亚洲市场启动报价,与我国山东天岳、天科合达等车用芯片原厂达成长期供货合约。以往欧美厂商每片报价约1000美元的未磊晶6英寸SiC基板,如今小幅降至950美元,而国内一线厂商报价则是850美元。尽管海外内厂商产品之间存在性能和品质上的差异,但随着SiC产业的迅速扩容,外加车芯原厂对物料多元化供应的追求,市场正在涌入越来越多的竞争者,因而未来价格上的交锋也将变得更加激烈。


英飞凌近期与两家本土SiC材料商达成供应协议

来源:英飞凌官网


近年来,新能源车、充电桩、再生能源等产业齐头并进,激起巨量SiC需求。根据调研机构Yole的统计和预测,SiC产业规模将从2021年的10.9亿美元成长到2027年的63亿美元,年复合成长率达34%。凭借SiC在功率器件方面替代硅材料的深远潜力,广大车芯原厂已经启动大规模垂直整合式布局。有先行者的示范作用,国内企业也在马不停蹄地进行追赶,争取迅速抹平技术代差,以最佳状态对接本土产业链。



新能源车能效提升的“利器”

在电子系统中,SiC材料可打造成肖特基二极管、MOSFET、功率模块等多种产品形态,适应各种对性能和稳定性都有严苛要求的工况。与硅器件相比,SiC器件尤其适用于高频高压的应用场景,因而能够填补前者难以企及的领域。


SiC器件与硅器件适应场景对比 来源:罗姆ROHM


在材料特性方面,SiC在耐高温、高压方面相比硅材料有巨大提升,且能达到远超硅材料的工作频率,损耗水平更低。出于迫切提升续航里程等方面需要,不少新能源车品牌都在加快SiC器件上车。2021年,特斯拉在某车型的主驱动逆变器中使用了SiC MOSFET以取代硅器件,使得相同续航里程下对电池容量的需求更低。比亚迪、蔚来等国产厂商也都开始换装SiC功率器件,均获得显著成效。


SiC对比硅材料的提升 来源:罗姆ROHM


通过使用SiC器件这一“利器”,新能源车关键模块可更加轻巧,不论是做大电池、提升续航,还是让整车更为轻量化,车企都更加得心应手。但现阶段SiC器件存在巨大的成本问题亟待解决,其根源在于现阶段产出水平较低,无法充分满足市场需要。



大原厂垂直整合,本土企业奋力追赶

SiC产业链分为衬底、外延、器件等环节,衬底作为最核心部分,因材料自身特性,生产耗时较长且良品率较低,这导致SiC衬底价格是同尺寸硅衬底的4-5倍。衬底的出品率低,后面器件环节的产出也会随之降低。今年3月,特斯拉宣布将在下一代部分车型中,降低SiC器件用量75%,业内深知是出于对SiC器件产量和成本的考虑。


根据相关测算,两辆特斯拉整车即可消耗一片SiC晶圆所产出的全部器件,而目前全球SiC晶圆年产能不过40-60万片,以特斯拉对低成本的追求和宏大的扩产计划,供应确实难以满足需求。对于特斯拉的表态,业内虽有短暂忧虑,但对未来市场的乐观期待很快将其驱散。


眼下,SiC最大的问题在于成本和良率,只要这两个难题得以攻克,那么不论新能源车、太阳能,甚至是家用电器,都将进入SiC目标市场范围之中。如此域庞大的市场空间,已吸引众多竞争者入局,并迅速成为一片“红海”。


前几年,SiC器件厂商普遍与Wolfspeed(原Cree)建立合作,来确保衬底供应。随着新能源车需求的澎湃爆发,英飞凌、ST、安森美及罗姆等芯片原厂,开始构建各自的垂直整合供应链,提升投产效率。例如,ST收购Norstel,安森美收购GTAT,罗姆收购SiCrystal。


通过收购,原厂获得了自主的SiC衬底供应能力,但产能有待提升,现在还需从Wolfspeed获得大部分供应。而当初因未能成功收购Wolfspeed而没有衬底产能的英飞凌,只能从外部获取供应。但英飞凌灵活变通,通过收购Siltectra获得其SiC晶圆高效切割技术,将重心放在提升晶圆利用率上,也算弥补了缺憾。


上述芯片原厂以垂直整合方式加入SiC战局,势必会加快该领域技术迭代,从而推动SiC器件更加快速降低成本。与硅晶圆尺寸升级相仿,SiC晶圆也正值6英寸转向8英寸的关键节点。晶圆面积的扩大,将会显著降低元器件的单位成本,SiC对硅器件渗透率必将不断提升。


整体市场扩容,是国内SiC企业趁势追赶的良机,山东天岳与天科合达获得英飞凌供货权即是鲜活实例。自2022年开始,我国一大批衬底企业纷纷攻克SiC晶体生长、晶片加工等一系列技术难题,与国际企业一道投入到SiC晶圆从6英寸到8英寸的扩径迭代工作中。


本轮技术迭代,国内与国际技术代差已经显著缩短,我国企业肯定不会错失SiC市场急速扩张的窗口期,在不远的将来,必将承接更多国内新能源产业的需求。而国际原厂从衬底到器件的垂直整合布局,也值得我国本土产业链深入学习。只有将更多基础制造环节把握在本土企业手中,才能保证产业链运转的稳定与高效。



SiC是不确定中的难得确定性

在当前这个充满不确定性的时期,SiC器件的发展前景是确定无疑的。全球环保事业进程不断推进,对各类设备及车辆的节能减排有着愈发严格的标准,这都要以SiC为代表的第三代半导体作载体。在攻克SiC良率难题之后,相关元器件将以更低成本大量投向需求巨大的应用市场,其在商业、环保领域实现的价值也将达到新高度。





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