当前，全球半导体景气正逐渐回升，存储芯片、半导体设备、第三代半导体等细分产业链热闹不断。碳化硅作为第三代半导体代表产品之一，近年来凭借独有的特性在新能源汽车等应用领域过得风生水起，其制备工艺日益成熟，现如今碳化硅已成为一条具有完整供应链体系的成熟产业，也是业界十分关注的重点市场。
近期，碳化硅市场再传来签单、开工等佳音，其中不乏有意法半导体、英飞凌、三安光电、罗姆、Wolfspeed等大厂身影。
碳化硅签单不断
企业锁定后方供应链
新能源汽车、5G通讯、数据中心以及光伏等热门应用领域拉动需求，碳化硅市场规模开始爆发。在此背景下，全球碳化硅相关厂商正在不断寻求合作，保障供应链体系，以及扩充产能，以满足市场需求。并且业界认为，市场订单能见度有望持续保持高水平。
碳化硅市场近期再现10个订单。其中，包括罗姆集团旗下SiCrystal与意法半导体新签协议，扩大碳化硅衬底供应；世纪金芯与日本某客户签订了SiC衬底片订单；创微微电子中标碳化硅设备订单；羲和未来科技与英飞凌签订一份合作伙伴备忘录，后者将为前者提供SiC等功率半导体器件；全球半导体测试和老化设备供应商Aehr的FOX-NP SiC MOSFET多晶圆测试和老化系统获得美企订单；Axcelis交付多批离子注入设备.....
值得一提的是，爱思强接连斩获两份订单：爱思强与Wolfspeed在2023年Q3-Q4期间签订了多个SiC设备订单；爱思强G10-SiC外延生产平台将批量交付给Vishay NWF车规晶圆厂。据悉，Vishay是一家分立半导体和无源电子元件制造商。
图表来源：全球半导体观察制表
8英寸破局之路
重在产能/良率
从特性上看，相较于硅，碳化硅具备禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和速度高、导热系数高等优异的物理性质。碳化硅功率器件在新能源汽车、轨道交通、光伏发电、智能电网、航空航天等领域呈现出比硅功率器件更好的耐高温、耐高压特性。从制备环节上看，碳化硅器件主要分为衬底制备、外延、器件设计、器件制造、封测等环节，其中，碳化硅衬底占据价值链的最高点。
值得一提的是，从表中订单内容来看，有不少订单锁定8英寸产能供应。从供应链角度上看，近年来，碳化硅产业由6英寸加速向8英寸转型，据此前全球半导体观察此前文章统计，国际方面8英寸晶圆制造已迈向量产前夕，国产厂商方面则有更多厂家具备量产能力，产业链条进一步完善成熟。
从国际动态上看，Wolfspeed、英飞凌、博世、onsemi等海外公司的8英寸晶圆量产时间集中于2024年下半年至2026年期间。其中：Wolfspeed 8英寸器件已公布，预计2024年第二季产能利用率达20％以上；onsemi在2024年韩国厂正式运行，预计今年产能为去年的1.7倍，2026年产能规划约为80万片；英飞凌透露今年居林厂开始量产8英寸碳化硅和氮化镓器件，预计到2027年产能约为80万片，为2023年初的10倍。
而国内厂商方面，虽然在量产时间上与国际大厂仍然存在一定时间差，但是目前天岳先进、天科合达两家大厂已经成功打入全球导电型碳化硅衬底材料市场前十榜单；天域半导体则在碳化硅外延片处于领先地位。
从近期技术研发动态上看，科友半导体于3月27日与俄罗斯N公司在哈尔滨签署战略合作协议，开展“八英寸碳化硅完美籽晶”的项目合作，双方将研发获得“无微管，低位错”完美籽晶，应用品质优异的籽晶进行晶体生长，会进一步大幅降低8英寸碳化硅晶体内部的微管、位错等缺陷密度。据悉，科友半导体8英寸SiC中试线平均长晶良率已突破50%，晶体厚度15mm以上。
世纪金芯、青禾晶元等企业也表示研发已有所突破。世纪金芯突破了8英寸SiC关键技术，其开发的8寸SiC单晶生长技术可重复生长出4H晶型100%、直径大于200mm、厚度超过10mm的晶体，8寸加工线也同步建成，将配套8寸单晶生长。通过进一步优化工艺，预期公司的8寸SiC晶锭厚度将达到20mm以上。
青禾晶元已成功制备了8英寸SiC键合衬底。对比6英寸SiC晶圆，8英寸SiC晶圆可用面积几乎增加一倍，芯片产出可增加80-90％，SiC晶圆升级到8英寸将会给汽车和工业客户带来重大收益，因此，SiC晶圆走向8英寸是业界公认的发展趋势。此外，该公司认为本次突破8英寸SiC键合衬底制备，有望加速8英寸SiC衬底量产进程，为产业界客户提供更具竞争力的价格。
据全球市场研究机构TrendForce集邦咨询此前表示，从6英寸升级到8英寸，衬底的加工成本有所增加，但可以提升芯片产量，8英寸能够生产的芯片数量约为6英寸SiC晶圆的1.8倍，向8英寸转型，是降低SiC器件成本的可行之法。同时8英寸衬底厚度增加有助于在加工时保持几何形状，减少边缘翘曲度，降低缺陷密度，从而提升良率，采用8英寸衬底能够大幅降低单位综合成本。各大厂商积极布局8英寸，技术方面持续突破，有助于推动良率提升，对于未来8英寸大规模普及意义重大。
下游需求量增大
一批碳化硅项目陆续“上马”
与此同时，除了订单不断发生，碳化硅相关项目正如火如荼地进行。据全球半导体观察不完全统计，近期共有十多个碳化硅相关项目迎来开工、投产、封顶等，涉及衬底、器件及模块等产业链环节，包括芯能半导体、三安半导体、天岳先进、长飞先进、汉民集团、摩珂达、瀚薪科技、罡丰科技、顶立科技、爱矽科技等企业。
从投资金额上看，总投资约300亿元的三安意法半导体项目以及总投资预计超过200亿元的长飞先进武汉基地项目，备受市场关注。
三安意法半导体项目建设厂房已实现主体结构封顶，目前正在修建周边配套外墙。重庆三安相关负责人介绍称，项目主厂房仅用5个多月实现封顶，正在进行室内装修和设备采购，预计今年8月将实现点亮投产，比原计划提前2个月。据西永微电园消息显示，三安意法半导体项目全面整合了8英寸车规级碳化硅的衬底、外延、芯片的研发制造，致力于建设技术先进的8英寸碳化硅衬底和晶圆工厂，项目建成后将成为重庆市半导体行业发展的新标杆、新名。
长飞先进武汉基地项目预计今年7月封顶，主要聚焦于第三代半导体功率器件研发与生产，致力于建成全智能化、世界一流的碳化硅器件制造标杆工厂，预计2025年建设完成。
从已披露的产能来看，三安意法半导体项目规划年产48万片8吋碳化硅车规级MOSFET功率芯片；长飞先进武汉基地项目预计将年产36万片6英寸SiC MOSFET晶圆及外延；芯能半导体合肥高端功率模块封装制造基地厂房完成交接，规划年产480万只IGBT模块和60万只SiC MOS模块；罡丰科技第三代半导体衬底外延建设项目（一期）已开始环评公示，预计年产40万片碳化硅半导体衬底；顶立科技碳化钽及碳化硅涂层石墨部件研发及产业化项目进行首次环评公示，计划年产60000套碳化钽涂层石墨件、5000套SiC涂层石墨基座/盘。
图表来源:全球半导体观察制表
碳化硅正步入康庄大道
当前，碳化硅下游市场需求强烈，尤其是受电动汽车和新能源等主要应用领域驱动，市场对SiC材料的需求呈现出井喷式增长的态势。观察上文市场动态，也说明了碳化硅产业正处于高速成长期。
另从市场规模上看，据TrendForce集邦咨询预期，至2026年SiC功率元件市场规模可望达53.3亿美元，其主流应用仍倚重电动汽车及可再生能源，其中，电动汽车产值可达39.8亿美元、CAGR约38%。
