巨头跑步进场 功率半导体进入SiC时代？

转自：中国经营网

本报记者 秦枭 北京报道

与半导体市场整体“低迷”的现状不同，功率半导体市场异常热闹。

功率半导体正从传统硅基功率器件IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、MOSFET（金氧半场效晶体管），走向以SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）为代表的时代。

在这条赛道上，企业融资并购、厂商增资扩产、新玩家跑步入场、新项目不断涌现。

多位长期关注功率半导体发展的专业人士对《中国经营报》记者表示，伴随着 5G、物联网、新能源等行业的迅速发展，具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及抗辐射能力的碳化硅、氮化镓等为代表的第三代半导体材料进入快速发展阶段，市场前景广阔。

大厂入局

2018年，特斯拉开始在新能源汽车Model 3的主驱逆变器里，使用基于碳化硅材料的SiC MOSFET，以替代传统的硅基IGBT。此举，正式将SiC从幕后推到台前，也被后入场的新能源汽车厂商效仿。

由于 SiC器件具有耐高温、低损耗、导热性良好、耐腐蚀、强度大、高纯度等优点，并且在禁带宽度、绝缘击穿场强、热导率以及功率密度等参数方面要远远优于传统硅基半导体。

半导体分析师王志伟对记者分析道，利用SiC特性在新能源汽车的使用中可以延长续航里程，降低汽车自重，尤其是缩短充电桩充电时间，除此之外，在服务器电源、工业驱动电机可再生能源等领域的应用在逐步扩大化。

与此同时，王志伟表示，与碳化硅一样，氧化镓同样被业内所看好，但是，氧化镓还有诸多技术瓶颈待突破。比如，由于高熔点、高温分解以及易开裂等特性，大尺寸氧化镓单晶制备较难实现，距离真正规模化、商业化量产还需要一定时间。

根据TrendForce集邦咨询《2023 SiC功率半导体市场分析报告》，随着Infineon、ON Semi等与汽车、能源业者合作项目明朗化， 2023年整体SiC功率元件市场规模有望增长至22.8亿美元，年成长率为41.4%。同时，受惠于电动汽车及可再生能源等下游主要应用市场的强劲需求，2026年SiC功率元件市场规模有望达到53.3亿美元。另Yole数据显示，预计到2023年，全球碳化硅材料渗透率有望达到3.75%。

海内外巨头也纷纷锚定了这一蓝海市场。汽车半导体芯片巨头瑞萨电子在日前宣布，将于2025年开始使用SiC来生产降低损耗的下一代功率半导体产品，计划在目前生产硅基功率半导体的群马县高崎工厂进行量产，但具体投资金额和生产规模尚未确定。

值得注意的是，瑞萨电子此前很少涉及SiC相关业务，不过，作为新玩家，瑞萨社长兼CEO柴田英利表示，“在功率半导体上、我们起步非常慢。客户对瑞萨IGBT的评价非常高、会将这些评价活用至SiC业务上。现在SiC市场仍小，但将来毫无疑问会变得非常大。”

除了新玩家外，传统厂商也在加紧“跑马圈地”。安森美半导体正考虑投资20亿美元提高碳化硅芯片产量。安森美半导体目前在安森美半导体美国、捷克和韩国都设有工厂，其中，韩国工厂已经在生产 SiC 芯片。

安森美半导体高管表示，公司正考虑在美国、捷克或韩国进行扩张，目标是到2027年占据碳化硅汽车芯片市场40%的份额。

而在德国，工业巨头博世近期计划通过收购美国芯片制造商TSI半导体，期望在2030年年底之前扩大自己的SiC产品组合。

不过，成功“带火”碳化硅的特斯拉给这一行业“泼了一盆冷水”，其于近日宣布，特斯拉下一代电动车将大幅削减75%的碳化硅用量。特斯拉表示，其创新技术允许该公司能从客制化电晶体封装，抽出更多热能，因此将减少在电晶体封装使用的碳化硅，也已找到让下一代电动车的动力系统减少使用75%碳化硅，却不会牺牲汽车效能的方式。

对此，王志伟认为，特斯拉下一代电动车削减碳化硅用量的原因可能是为了降低成本，同时也可能是因为该车型的电力控制场景不需要使用SiC功率半导体。

国产替代有望“弯道超车”

从市场占有率来看，碳化硅功率器件全球主要的市场份额主要掌握在以意法半导体、英飞凌、科锐、罗姆半导体等为代表的企业手中，前五名的公司所占份额达91%。

王志伟表示，国内也有不少SiC器件厂商推出了车规级SiC 器件产品，但目前已经在电动汽车上大量出货的国产SiC器件厂商以及产品却还很罕见。

不过，随着近年来我们的国家政策积极支持碳化硅产业发展，根据“十四五规划和2035年远景目标纲要”，我国将加速推动以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体新材料新技术产业化进程，催生一批高速成长的企业。

其中三安光电、华润微、基本半导体、中国电科等在内的本土厂商，正在发力SiC功率半导体。

截至2023年4月底，三安光电已签署的碳化硅器件长期采购协议总金额超70亿元；而天岳先进披露的年报显示，其已于2022年与博世集团签署了长期协议，加入博世集团的碳化硅衬底片供应商行列。

不仅如此，国内厂商也实现了流片。近日，中国电科宣布旗下55所与一汽联合研发的首款750V碳化硅功率芯片完成流片，首款全国产1200V塑封2in1碳化硅功率模块完成A样件试制。而55所此前已在国内率先突破了6英寸碳化硅MOSFET批产技术，碳化硅MOSFET器件在新能源汽车上批量应用，装车量达百万辆，处于国内领先地位。同时，在SiC定制化和研发难度较高的设备端，中国电科48所研制的碳化硅外延炉出货量同比大幅增长。

王志伟认为，随着国内产业链的不断完善和技术的不断提升，国产功率半导体的市场份额有望逐步增加。

王志伟对记者表示虽然与英飞凌、安森美等国外龙头相比，国内功率芯片市场仍处于起步阶段，但是随着政策扶持和市场需求的不断增加，国内企业有望在未来逐步崛起。而且与以SiC为代表的功率半导体制造对下游制造环节设备的要求相对较低，投资额相对较小，还能在一定程度上摆脱对高精度光刻机为代表的加工设备依赖，是我国在半导体领域实现突围的关键赛道，将对未来国际半导体产业格局的重塑产生至关重要的影响。

洛克资本合伙人李音临认为，目前国内的第三代半导体从衬底材料、外延、设计制造等各个环节，均有对标海外巨头的国内企业。而成本的下降，主要依托制造工艺的效率提升，对于最擅长在已经证实可行的领域中降本增效的中国企业来说，该赛道已经进入了最有利于中国企业的阶段。

中信证券发表研报也指出，SiC器件性能优势显著，下游应用环节广阔，在高功率应用上替代硅基产品具有强确定性，预计未来几年行业将保持高增速。在当前时间点，国内龙头企业不断扩张产能，抢占市场份额，有望打破海外垄断，投资价值凸现。