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 近些年，隨著電動(dòng)汽車以及其他系統(tǒng)的增長(zhǎng)，碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體市場(chǎng)正在經(jīng)歷需求的突然激增，因此也吸引了產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)的關(guān)注。在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用進(jìn)一步成熟的趨勢(shì)下，SiC的爭(zhēng)奪戰(zhàn)正一觸即發(fā)！

根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole Développement的數(shù)據(jù)，全球SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)將從2017年的3.02億美元，快速成長(zhǎng)至2023年的13.99億美元，2017~2023年的市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合成長(zhǎng)率(CAGR)為29%，推動(dòng)力來(lái)自混合動(dòng)力及電動(dòng)汽車、電力和光伏(PV)逆變器等方面的需求，市場(chǎng)潛力巨大！

2019年5月8日，Cree宣布將投資10億美元用于擴(kuò)大SiC（碳化硅）產(chǎn)能，在公司美國(guó)總部北卡羅萊納州達(dá)勒姆市建造一座采用最先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)化200mm SiC（碳化硅）生產(chǎn)工廠和一座材料超級(jí)工廠。此次產(chǎn)能擴(kuò)大，將帶來(lái)SiC碳化硅晶圓制造產(chǎn)能的30倍增長(zhǎng)和材料生產(chǎn)的30倍增長(zhǎng)。

此筆交易是Cree在生產(chǎn)制造領(lǐng)域最大的一筆投資，而這也預(yù)示著SiC產(chǎn)能的爭(zhēng)奪戰(zhàn)再次打響。

SIC的前世今生

SiC（碳化硅）由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途。此外，SiC（碳化硅）的硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上最硬的金剛石（10級(jí)），具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。

與普通硅相比，采用SiC（碳化硅）的元器件有如下特性：

在Si材料已經(jīng)接近理論性能極限的今天，SiC功率器件因其高耐壓、低損耗、高效率等特性，一直被視為“理想器件”而備受期待。從SiC被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，關(guān)于其研究就一直沒有停止過。

另外，特別是在碳化硅半導(dǎo)體國(guó)際學(xué)會(huì)“ICSCRM 2013”上，國(guó)際知名的半導(dǎo)體器件廠商，如科銳、三菱、羅姆、英飛凌、飛兆等在會(huì)議上均展示出了最新量產(chǎn)化的碳化硅器件。關(guān)于碳化硅器件產(chǎn)業(yè)化的議題，再次成為行業(yè)關(guān)注的較多。

由于SiC（碳化硅）是目前發(fā)展最成熟的寬禁帶半導(dǎo)體材料，世界各國(guó)對(duì)其研究非常重視，紛紛投入大量的人力物力積極發(fā)展，美國(guó)、歐洲、日本等不僅從國(guó)家層面上制定了相應(yīng)的研究規(guī)劃：

美國(guó)：2014年1月，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬親自主導(dǎo)成立了以SiC為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。這一舉措的背后，是美國(guó)對(duì)以SiC半導(dǎo)體為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)力支持。

歐洲：德國(guó)英飛凌公司與歐洲17家企業(yè)共同成立Smart PM（Smart Power Management）組織，拓展碳化硅在電源和電器設(shè)備中的應(yīng)用。歐洲納米科技咨詢委員會(huì)（ENIAC）的“高效率電動(dòng)汽車計(jì)劃”則專注于碳化硅功率器件在新型電動(dòng)汽車中的應(yīng)用技術(shù)研發(fā)，由英飛凌公司主導(dǎo)。

日本：日本政府在2013年就將SiC納入“首相戰(zhàn)略”，認(rèn)為未來(lái)50%的節(jié)能要通過它來(lái)實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)造清潔能源的新時(shí)代。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省積極開展碳化硅的研發(fā)及生產(chǎn)，促進(jìn)碳化硅在通訊電源、混合動(dòng)力汽車、可再生能源變頻器、工業(yè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

另外，一些國(guó)際電子業(yè)巨頭也都投入巨資發(fā)展碳化硅半導(dǎo)體器件。目前，已經(jīng)有很多廠商開始生產(chǎn)碳化硅器件比如Cree、Microsemi、Infineon和Rohm公司等。

SiC爭(zhēng)奪戰(zhàn)悄然打響

從產(chǎn)業(yè)進(jìn)程來(lái)看，SiC的研究經(jīng)歷了多次高峰期。但受制于工藝技術(shù)，產(chǎn)能等因素，如何平衡好性能與成本，成為SiC器件產(chǎn)業(yè)化的最重要因素。

近些年，由于電動(dòng)汽車等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)于SiC器件的需求呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，進(jìn)一步促進(jìn)了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，由此也使得上游晶圓供應(yīng)進(jìn)一步吃緊。除了Cree此次投資之外，另一家擁有全供應(yīng)鏈優(yōu)勢(shì)的SiC大廠羅姆在之前也發(fā)布了其擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。

據(jù)了解，羅姆將擴(kuò)增使用于電動(dòng)車(EV)等用途的碳化硅(SiC)電源控制芯片產(chǎn)能，將在旗下生產(chǎn)子公司“ROHM Apollo”的筑后工廠(福岡縣)內(nèi)興建新廠房，預(yù)計(jì)于2019年2月動(dòng)工、2020年12月完工。

除此之外，日本昭和電工在2017年9月、2018年1月分別宣布增產(chǎn)SiC晶圓，以應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)。但由于SiC電源控制芯片市場(chǎng)急速成長(zhǎng)，近日昭和電工也宣布了第三輪增產(chǎn)計(jì)劃。據(jù)了解，在經(jīng)過三次增產(chǎn)之后，昭和電工SiC晶圓月產(chǎn)能已經(jīng)從3,000片提升至9,000片，足以體現(xiàn)出市場(chǎng)旺盛的需求。

在此背景下，下游的代工廠也由此收益。2018年9月，X-Fab宣布計(jì)劃將其位于德克薩斯州6英寸SiC工藝工廠產(chǎn)能翻番，以滿足客戶對(duì)高效功率半導(dǎo)體器件日益增長(zhǎng)的需求。為了使容量翻倍，X-Fab 德州工廠購(gòu)買了第二臺(tái)加熱離子注入機(jī)，用于制造6英寸SiC晶圓。

目前全球能夠提供穩(wěn)定SiC晶圓產(chǎn)能的也就三、四家企業(yè)，短期內(nèi)上游晶圓依舊持續(xù)缺貨，器件廠商也紛紛簽訂長(zhǎng)約以保證產(chǎn)能供應(yīng)。以Cree為例，2018年英飛凌就與其簽訂戰(zhàn)略性長(zhǎng)期供貨協(xié)議。隨后，意法半導(dǎo)體也與Cree簽訂價(jià)值2.5億美元的晶圓供應(yīng)協(xié)議。下游旺盛的需求，使得上游廠商紛紛拋出增產(chǎn)計(jì)劃，以爭(zhēng)奪下游訂單或保障器件的穩(wěn)定供應(yīng)。

除了上游產(chǎn)能競(jìng)爭(zhēng)之外，SiC器件領(lǐng)域的爭(zhēng)奪顯然更加激烈。包括安森美、東芝、富士電機(jī)、三菱、英飛凌、羅姆、意法半導(dǎo)體、Littelfuse、通用電氣和GeneSiC等公司都躍躍欲試。

國(guó)內(nèi)SiC布局情況

相對(duì)國(guó)外市場(chǎng)，我國(guó)開展SiC材料及器件方面的研究工作比較晚，在科技部及軍事預(yù)研項(xiàng)目的支持下，取得了一定的成果，逐步縮小了與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的差距，在軍工領(lǐng)域已取得了一些應(yīng)用。但是，研究的主要成果還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，器件性能離國(guó)外還有很大差距。

隨著十三五規(guī)劃的實(shí)施，國(guó)內(nèi)很多地方政府開始針對(duì)性對(duì)當(dāng)?shù)鼐哂幸欢▋?yōu)勢(shì)的SiC和GaN材料企業(yè)進(jìn)行扶持，也取得了一系列進(jìn)展和突破。

2018年1月，在中國(guó)科學(xué)院微電子研究所的技術(shù)支持和協(xié)助下，株洲中車時(shí)代電氣股份有限公司國(guó)內(nèi)首條6英寸SIC（碳化硅）芯片生產(chǎn)線順利完成技術(shù)調(diào)試，廠務(wù)、動(dòng)力、工藝、測(cè)試條件均已完備，可實(shí)現(xiàn)4寸及6寸SiC SBD、PiN、MOSFET等器件的研發(fā)與制造。

2018年5月1日，由上海瞻芯電子研制第一片國(guó)產(chǎn)6英寸碳化硅（SiC）MOSFET晶圓在上海臨港科技林誕生。晶圓級(jí)測(cè)試結(jié)果表明，各項(xiàng)電學(xué)參數(shù)達(dá)到預(yù)期，為進(jìn)一步完成工藝和器件設(shè)計(jì)的優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2018年12月，比亞迪發(fā)布的一項(xiàng)被稱為“IGBT 4.0”的技術(shù)，在電動(dòng)汽車行業(yè)內(nèi)頗受關(guān)注，打破了目前國(guó)內(nèi)碳化硅大功率器件被德國(guó)英飛凌、日本富士壟斷的局面，另外，比亞迪對(duì)外宣布已投入巨資布局半導(dǎo)體材料SIC（碳化硅），有望于2019年推出搭載SIC（碳化硅）電控的電動(dòng)車。

SiC（碳化硅）產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的襯底和外延環(huán)節(jié)、中游的器件和模塊制造環(huán)節(jié)以及下游的應(yīng)用環(huán)節(jié)。近些年，國(guó)內(nèi)在相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中正在逐步完善布局。

目前，國(guó)內(nèi)SiC襯底生產(chǎn)企業(yè)包括天科合達(dá)、山東天岳、河北同光、北京世紀(jì)金光和中科節(jié)能等。

1、天科合達(dá)

公司成立于2006年9月，目前注冊(cè)資本8697.62萬(wàn)元，是專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體碳化硅晶片研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的國(guó)有控股企業(yè)，目前擁有一家全資子公司。總部公司設(shè)在北京市大興區(qū)生物醫(yī)藥基地，擁有一個(gè)研發(fā)中心和一個(gè)集晶體生長(zhǎng)-晶體加工-晶片加工-清洗檢測(cè)的全套碳化硅晶片生產(chǎn)基地；全資子公司—新疆天科合達(dá)藍(lán)光半導(dǎo)體有限公司位于新疆石河子市，主要進(jìn)行碳化硅晶體生長(zhǎng)。作為制備即開即用型SiC晶片的企業(yè)，依托于中國(guó)科學(xué)院物理所多年在碳化硅領(lǐng)域的研究成果，集技術(shù)、管理、市場(chǎng)和資金優(yōu)勢(shì)，建立了完整的碳化硅晶片生產(chǎn)線，突破了缺陷抑制、快速生長(zhǎng)和籽晶處理等關(guān)鍵技術(shù)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完整技術(shù)路線。

2、山東天岳

山東天岳成立于2010年，碳化硅單晶生長(zhǎng)和加工技術(shù)來(lái)自山東大學(xué)晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)轉(zhuǎn)讓。山東天岳公司發(fā)展起源碳化硅材料，致力于碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，在做好材料的同時(shí)，公司在碳化硅芯片及電子應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了技術(shù)儲(chǔ)備和產(chǎn)業(yè)布局。

3、河北同光

河北同光晶體有限公司成立于2012年5月28日，位于河北省保定市高新區(qū)。河北同光和中科院半導(dǎo)體所緊密合作，打造了一支具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的研發(fā)隊(duì)伍，中科院半導(dǎo)體所和河北同光成立了“第三代半導(dǎo)體材料聯(lián)合研發(fā)中心”，并在河北同光建立院士工作站，中科院半導(dǎo)體所成果轉(zhuǎn)化基地。

4、北京世紀(jì)金光

北京世紀(jì)金光成立于2010年12月24日，始建于1970年，其前身為中原半導(dǎo)體研究所。公司主營(yíng)寬禁帶半導(dǎo)體晶體材料、外延和器件的研發(fā)與生產(chǎn)，是貫通整個(gè)碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈的高新技術(shù)企業(yè)，既：碳化硅高純粉料→單晶材料→外延材料→器件→功率模塊制備。2018年2月1日，北京世紀(jì)金光6英寸碳化硅器件生產(chǎn)線成功通線。

5、中科節(jié)能

中科節(jié)能成立于2016年6月，是由中國(guó)鋼研科技集團(tuán)的新冶集團(tuán)（占股40%）、國(guó)宏華業(yè)投資有限公司（占股35%）和公司骨干員工（占股25%）三方共同出資成立的由央企控股的混改公司。未來(lái)三年（2018-2020年），中科鋼研致力于突破6英寸“高品質(zhì)、低成本”導(dǎo)電型碳化硅晶體升華法長(zhǎng)晶工藝及裝備、4英寸無(wú)摻雜高純半絕緣碳化硅晶體高溫化學(xué)氣相沉積法長(zhǎng)晶工藝及裝備，并達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用水平，將聯(lián)合國(guó)宏華業(yè)投資有限公司等4至5家已取得共識(shí)的合作單位通過全國(guó)布局投資30億人民幣，打造國(guó)內(nèi)最大的碳化硅晶體襯底片生產(chǎn)基地。

在外延環(huán)節(jié)，我國(guó)相關(guān)企業(yè)主要有瀚天天成和東莞天域，世紀(jì)金光和Norstel也有SiC外延生產(chǎn)業(yè)務(wù)。此外，國(guó)民技術(shù)全資子公司國(guó)民投資擬與陳亞平技術(shù)團(tuán)隊(duì)等合作設(shè)立成都國(guó)民天成化合物半導(dǎo)體有限公司，建設(shè)和運(yùn)營(yíng)6吋第二代和第三代半導(dǎo)體集成電路外延片項(xiàng)目。

1、瀚天天成

瀚天天成成立于2011年，是中美合資企業(yè)（董事長(zhǎng)趙建輝博士為美籍華人）。趙建輝于1988年獲得美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)工學(xué)博士，是美國(guó)第一個(gè)因?qū)μ蓟柩邪l(fā)及產(chǎn)業(yè)化做出重大貢獻(xiàn)而被評(píng)選為國(guó)際電機(jī)電子工程院士的領(lǐng)軍者。公司提供產(chǎn)業(yè)化3、4和6英寸SIC（碳化硅） 外延片。公司引進(jìn)德國(guó)Aixtron公司制造的全球先進(jìn)的碳化硅外延晶片生長(zhǎng)爐和各種進(jìn)口高端檢測(cè)設(shè)備，形成了完整的碳化硅外延晶片生產(chǎn)線。

2、東莞天域

公司成立于2009年1月7日。2010年5月公司與中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體所合作成立了“碳化硅技術(shù)研究院”。目前公司已引進(jìn)4臺(tái)世界一流的SiC-CVD（德國(guó)Aixtron和意大利LPE）及配套檢測(cè)設(shè)備。

另外，在器件、模組環(huán)節(jié)，我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)主要包括泰科天潤(rùn)、芯光潤(rùn)澤、深圳基本、世紀(jì)金光和揚(yáng)州國(guó)揚(yáng)電子等SiC器件生產(chǎn)企業(yè)，以及中車時(shí)代電氣、士蘭微和揚(yáng)杰科技等傳統(tǒng)功率器件生產(chǎn)企業(yè)。

1、三安集成

三安集成注冊(cè)成立于2014年，目前在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域定位做代工服務(wù)。公司成功收購(gòu)瑞典SIC（碳化硅）襯底和外延生產(chǎn)企業(yè)Norstel，并與美國(guó)代工企業(yè)GCS設(shè)立合資公司三安環(huán)宇，三安持股51%。

2、海威華芯

2015年，四川海特高新技術(shù)股份有限公司收購(gòu)中電科29所旗下成都嘉石科技，控股53%，成立海威華芯。2016年4月，海威華芯第一條6英吋第二代化合物半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)線貫通，該生產(chǎn)線同時(shí)具有砷化鎵、氮化鎵以及相關(guān)高端光電產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。同時(shí)公司在GaN、SIC（碳化硅）等化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域已逐漸展開布局。

3、泰科天潤(rùn)

泰科天潤(rùn)成立于2011年是中國(guó)第一家致力于SIC（碳化硅）功率器件研發(fā)、制造與銷售于一體的的生產(chǎn)型高科技企業(yè)。

4、芯光潤(rùn)澤

芯光潤(rùn)澤公司成立于2016年3月，規(guī)劃總投資20億，主要進(jìn)行第三代半導(dǎo)體碳化硅功率模塊的設(shè)計(jì)、研發(fā)及制造，形成硅基和碳化硅半導(dǎo)體材料的 IGBT、MOSFET、FRD、SBD、JBS 等大功率分立器件、大功率模塊系列產(chǎn)品生產(chǎn)線，是國(guó)內(nèi)先進(jìn)的碳化硅功率模塊封裝廠之一。

5、深圳基本半導(dǎo)體

深圳基本半導(dǎo)體成立于2016年，由瑞典碳化硅領(lǐng)軍企業(yè)Ascatron AB聯(lián)合青銅劍科技（主打產(chǎn)品IGBT驅(qū)動(dòng)芯片）、力合科創(chuàng)、英智資本聯(lián)合打造，并與深圳清華大學(xué)研究院共建“第三代半導(dǎo)體材料與器件研究中心”，從事碳化硅功率器件的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。基本半導(dǎo)體通過引進(jìn)由海歸人才和外籍專家組成的高層次創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，對(duì)碳化硅器件的材料制備、芯片設(shè)計(jì)、制造工藝、封裝測(cè)試、驅(qū)動(dòng)應(yīng)用等各方面進(jìn)行研發(fā)，覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，建立了一支國(guó)際一流的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)。

6、揚(yáng)州國(guó)揚(yáng)電子

揚(yáng)州國(guó)揚(yáng)電子成立于2014年，是中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第55研究所控股公司。主要產(chǎn)品設(shè)計(jì)IGBT模塊、大功率智能模塊、SiC混合功率模塊及全SiC功率模塊等系列產(chǎn)品。