近(jìn)期國內外多家企業紛(fēn)紛布局碳(tàn)化矽(guī)產業,引起業內強烈關注(zhù)。合盛矽業控股子公司寧波合盛新材已成功研發碳化矽半導體材料並具備量產能力;揚傑科技計劃在江(jiāng)蘇揚州建設(shè)6英寸碳(tàn)化矽晶圓生產線;SK集(jí)團宣布其位於釜山的新工廠將投(tóu)入批量生產;德國晶圓(yuán)代工廠X-Fab計劃投資2億美元提高碳化矽半導體產量。
但與此(cǐ)形成巨大反差的是,不久(jiǔ)前特斯拉首席執行官埃隆(lóng)·馬斯克宣(xuān)布特斯拉下一代(dài)電(diàn)動車將大幅削減75%的碳化矽用(yòng)量。
碳化矽應用市(shì)場究竟前景(jǐng)如何,剛剛起(qǐ)步的國內碳化矽產業化之路該如何走?
市場前景廣闊
“碳化矽作為第三代(dài)半導體材料(liào)擁有良好的發展前景,新(xīn)能源汽(qì)車是其核心驅動力,其次為(wéi)光伏及工控領域的器件應(yīng)用。”時代伯樂投資總監朱斌斌指出。
“和dy代以矽為主、第二代以砷化镓為主的(de)半(bàn)導體(tǐ)材料相比,碳化矽(guī)具有禁帶寬度大、飽和電子遷移率高、導熱(rè)性能等(děng)優(yōu)勢,特別適合於做大(dà)功率、耐高溫、耐高壓的半導(dǎo)體器件。”中國科學院物理研究(jiū)所(suǒ)研(yán)究員陳小龍說。
市場分析機構Yole預計,全球碳化矽功率器件市場將從2021年的10.90億美元(yuán)增長至2027年的62.97億美元(yuán),年複合增長率達34%。集(jí)邦谘詢則預計2026年車用碳化矽器件市場將(jiāng)達到39.4億(yì)美元。
國際大廠(chǎng)對碳化矽未(wèi)來的前景也一片(piàn)樂觀。比如德國半導體大廠英飛淩就表示:“現在的新車隻要能用碳化矽的地方,便不會再用傳統功率器件。”
成本和(hé)產量是瓶頸(jǐng)
既然業內普遍看好碳化矽市場,那為何特斯拉要棄“碳”而行?
3月初,埃隆(lóng)·馬斯克在投資者大會(huì)上宣布:未來要削減(jiǎn)特斯拉75%的碳化矽用量。而當(dāng)年正(zhèng)是特(tè)斯拉率(lǜ)先在Model 3主驅的逆變(biàn)器上使用(yòng)碳化矽,一手開辟了碳化矽“上車”的先河。
業內分析(xī),特(tè)斯拉之所以棄“碳”而(ér)行,可能(néng)是(shì)出於成本、產能等多方位考量做出的無奈選擇。有消息人士分析,此舉與其碳化矽供應商有很大關係,也有人認為電動汽(qì)車巨頭擔心碳化矽良品率低和供應能力不(bú)足。
碳化矽單晶製備一直是全球性難題,晶(jīng)體(tǐ)生長工藝(yì)的穩定性難以保證。碳化矽整個產業鏈大致上可以分成襯底、外延、器件3類廠商,然而在這一環接一環的生產程序上,目前每個環節的良(liáng)品率都不是很高,生產的襯底很難合格,導致最終的器件成本(běn)極高,同時性能也不穩定,產量難以保證。
新能源汽車對碳化矽的需求量很大,而供應又遲遲跟不上車企產能(néng)擴(kuò)張的節奏。有國內碳化矽頭部廠商表示:“我們目前沒(méi)有多餘碳化矽產能外供,雖然特斯拉喊出‘減碳’,但實際上碳化矽的使用量在逐年(nián)增(zēng)加並沒有減少,市場需求強勁。”
江西新(xīn)能源科技職業(yè)學院新能源汽車技術研究(jiū)院院長張翔(xiáng)也表示:“相較於(yú)傳統矽材料,碳化矽材料性質更匹配高壓平(píng)台,具備耐(nài)壓能力強、效率高(gāo)、體積小等優勢,當前仍是新(xīn)能源車電驅動方案的最優選(xuǎn)擇。”
由(yóu)此可見,減用碳化矽隻是新能源汽(qì)車企業(yè)出於精(jīng)打細(xì)算的綜合抉擇,並不是改弦更張、另起(qǐ)爐(lú)灶。
國產化加速推(tuī)進
碳化矽應用前(qián)景廣闊,國內企業(yè)也看準了這個賽道。“但是碳化矽晶體生長極其困難,20世紀90年代隻有少數發達國家掌握晶體生長和加工技術,我國碳化矽技術起(qǐ)步相對較晚,目前國內企業正在碳化矽領(lǐng)域奮起直追。”陳(chén)小龍說。
集邦谘詢化合物半導體分(fèn)析師(shī)龔瑞驕介紹說,以6英寸(cùn)碳化矽襯底為例,國內良品率大概有40%,海外有60%~70%。另外,碳化矽半導體場效應晶體(tǐ)管分為平麵類和溝槽類,在同等(děng)條件下,溝槽類更具備成本和性能優勢,但國內企業需要跨過巨大的專利鴻溝。
業內人士指出,當前(qián)碳化矽的下遊需求(qiú)依舊旺盛,特別是車用級碳化矽(guī)襯底產能仍偏緊,國內業界對(duì)於(yú)碳化矽國產替代的呼聲非常高。國家(jiā)也意識(shí)到了這個問題,在《“十四五”規劃(huá)和2035年遠景目標綱要》中提出,將加速推動以(yǐ)碳化矽、氮化镓為代(dài)表的第三代半導體(tǐ)新材料新技術產業化進程,催生一批高速成長的新材料企業。更值得注意(yì)的是,目前已有要對中國禁售碳化(huà)矽等產業高精尖設備的跡象,所以碳化(huà)矽國(guó)產化之路勢在必行。
現在業(yè)內已經紛紛行動(dòng)起來,布局碳化矽產業,加入碳化矽的國產化隊伍。據不完全(quán)統計,2022年國(guó)內新立項、簽約的碳化矽項目投資額超過476億元,而2018年這個數(shù)字還隻有50億元。
業內人士(shì)指出(chū),隨著未來(lái)兩三年產能密集釋放,國內(nèi)碳化矽市場(chǎng)供(gòng)需將會趨於平衡,成本(běn)將加速下降。屆時,國(guó)內(nèi)碳化矽中低端(duān)產品的市場競爭或將更加激烈,業內需要在技術突破上(shàng)重點發力,實現彎道超車和自主可控,縮小與國際巨頭的差距,爭(zhēng)取在碳化矽(guī)高端市場分得一杯羹。