SiC的擴張比我們想象的還要快。盡管SiC在良率、缺陷和制造工藝以及成本方面還存在一定的難度，但現(xiàn)在幾乎所有汽車OEM和電動汽車初創(chuàng)公司都已經將SiC用于電動汽車牽引逆變器和車載充電器中，或者正處于產品設計階段，這也足以體現(xiàn)了SiC的優(yōu)勢大于其壁壘。汽車儼然已成為SiC的殺手級應用，大多數(shù)芯片制造商認為押注SiC已是一個相對安全的賭注。
再者，國際發(fā)展較快的SiC大廠已經嘗到了連年增長率的“甜頭”，2021年SiC供應商的營收也是令人分外眼紅。在這樣的背景下，IGBT供應商急了，越來越多的IGBT供應商開始向SiC布局。
2021年SiC供應商賺大發(fā)了
自特斯拉采用SiC之后，2020-2021年又有多款新發(fā)布的汽車采用SiC，汽車領域成為SiC 功率器件市場快速發(fā)展的首要驅動力。比亞迪漢-EV和現(xiàn)代Ioniq-5因為提供快速充電功能，銷量不錯。而理想和小鵬也計劃在2022年將SiC EV推向市場。據(jù)Yole的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，得益于特斯拉創(chuàng)紀錄的出貨量，2021年SiC器件的市場規(guī)模達到10億美元規(guī)模。受汽車應用的強勁推動，SiC市場正在高速增長。
而除了汽車之外，Yole預期，工業(yè)和能源應用的增長率也將超過20%，主要是一些采用SiC默克的大功率充電基礎設施的部署以及光伏安裝。綜合各領域的需求來看，預計到2027 年，SiC 器件市場將從2021年的10億美元業(yè)務增長到60億美元以上，年復合增長率高達34%。
在SiC需求的高增長背后，SiC供應商們也因此獲利頗豐，在2021年取得了可觀的收入。
2021年ST在SiC器件業(yè)務上收入4.5億美元，同比增長55%，營收排在第一位。ST是目前唯一一家大規(guī)模生產汽車級SiC的半導體公司，ST在SiC上的進展也是業(yè)內較快的，去年其瑞典 Norrk?ping 工廠已制造出首批8英寸SiC (SiC) 晶圓。ST計劃到2024年將SiC晶圓產能提高到2017年的10倍，SiC營收將達到10億美元。
英飛凌的SiC業(yè)務主要是以工業(yè)應用為切入點，憑借SiC主逆變器業(yè)務，去年收入2.48億美元，實現(xiàn)了126%的增長。2001年，全球首款碳化硅（SiC）產品由英飛凌引入了功率器件市場，其實英飛凌還沒從西門子脫離出來之前就已經開始了對SiC的研究。近日，英飛凌宣布，將投資超20億歐元在馬來西亞居林工廠建造第三個廠區(qū)，以大幅增加產能，新廠區(qū)主要涉及外延工藝和晶圓切割等關鍵工藝，將于6月開始施工，預計第一批晶圓將于2024年下半年下線。
Wolfspeed是全球最大的SiC襯底和外延片供應商，約占全球一半產能，2021年在SiC的收入同比增長53%。Wolfspee正在擴建其位于北卡羅來納州的材料工廠和位于紐約州北部的新莫霍克谷工廠，新工廠將是世界上最大的200毫米和汽車級碳化硅制造工廠。
而另一家收入增長率較高的是安森美，2021年安森美雖然收入0.78億美元，但同比增長43%。也是看到了在SiC業(yè)務上的盈利，安森美去年斥資26.88億元收購了SiC晶圓生產商GTAT，以推進150毫米和200毫米SiC晶體生長技術，同時還表示今年要將SiC產能擴充4倍。在最近財報會中安森美表示，2022年，我們預計SiC收入將同比增長一倍以上。目前安森美的SiC模塊正在為梅賽德斯EQXX研究電動汽車平臺提供動力，該平臺一次充電可行駛620英里。
羅姆2021年收入1.08億美元，與2020年的收入接近。不過羅姆也提出要搶占全球30% SiC市場份額的目標。2021年年初，羅姆計劃在今后5年內投資600億日圓、將使用于EV的SiC功率半導體產能擴增至現(xiàn)行的5倍。羅姆位于福岡縣筑后市的工廠內的SiC新廠房也將在今年啟用，吉利汽車的EV已決定采用羅姆的SiC功率半導體產品。
三菱電機2021年收入0.28億美元，同比增長8%。在去年11月的功率器件說明會上，三菱電機表示，除了將獨特的制造工藝應用于溝槽 MOSFET以進一步提高性能和生產力之外，還考慮制造8英寸SiC晶圓。
不止這些廠商，處于SiC產業(yè)鏈上的廠商無不都在大幅擴產。II-VI Incorporated在今年3月份宣布，將在賓夕法尼亞州和瑞典進行大規(guī)模工廠擴建，加速對SiC基板和外延晶圓制造的投資，未來5年內公司的SiC襯底產量至少增加6倍；韓國的SK Siltron已經三次提出對SiC業(yè)務進行擴產。
從這些大廠的擴產和加大投資的動作來看，SiC已成功率半導體廠商的必爭之地，市場份額之爭激烈無比，時間就在這幾年，誰提前卡位，誰就能吃下更多SiC這個快速變大的蛋糕。
IGBT廠商向SiC邁進
雖然如今傳統(tǒng)的Si功率器件IGBT和MOSFET，仍舊是市場應用最大的部分。但是SiC相比Si具有大禁帶寬度、高臨界擊穿場強、高熱導率三個最顯著特征，已經肉眼看得見的發(fā)展?jié)摿σ彩沟弥T多IGBT供應商開始真刀實槍的向SiC邁進。這其中包括Semikron、東芝、斯達半導和中車時代等。
3月29日，成立于1951年，全球前十大IGBT模塊供應商之一的Semikron，宣布與Danfoss Silicon Power合并，成立Semikron-Danfoss公司，專注于功率半導體模塊領域。合并之后的Semikron-Danfoss將擁有超過3500位電力電子領域的專家，未來投資和技術研發(fā)重點將轉向針對工業(yè)應用和汽車應用等市場的SiC解決方案。
Semikron在1700V及以下電壓等級的消費IGBT領域優(yōu)勢明顯。公司的產品主要包括2KW-10MW的中等功率輸出范圍，這是現(xiàn)代節(jié)能型電機驅動器和工業(yè)自動化系統(tǒng)中的核心器件，可用于電動車、電源、可再生能源等領域。
今年2月，Semikron獲得德國車企超過10億歐元的SiC逆變器訂單，訂單產品是Semikron的功率模塊平臺eMPack，該產品將于2025年開始批量生產。
而另一邊Danfoss Silicon Power在SiC電源模塊方面的功底也已較深厚。早在2017年，Danfoss就與通用電氣合作了美國首個SiC模塊項目（基于GE的SiC芯片制造SiC功率模塊），雙方隨后于2018年在美國建立了SiC功率模塊封裝工廠。2018年，Danfoss還在德國慕尼黑建立了一個SiC技術中心。
2019年底，Danfoss便獲得知名Tier1廠商采埃孚量產項目汽車牽引電源模塊供應合同，當時兩家企業(yè)已經開始共同開發(fā)800V SiC功率模塊，并實現(xiàn)量產。
兩家一個在IGBT功率半導體領域有深厚積累，另一個在電源模塊領域有深厚積累，在Si向SiC技術過渡的這個時間節(jié)點下，雙方取長補短，成立新公司Semikron-Danfoss，或許將改變全球SiC產業(yè)格局。Danfoss有信心在未來5年內將業(yè)務擴大一倍以上。
老牌IGBT供應商東芝這幾年也加速在SiC領域的擴展。目前東芝已推出了SiC MOSFET、SiC二極管和SiC MOSFET模塊等產品。雖然東芝當前只有面向軌道交通的SiC產品，但也已計劃SiC在新能源汽車上的應用。
今年2月25日，據(jù)日經亞洲的報道，東芝計劃到2024年將碳化硅功率半導體的產量增加3倍以上，到2026年增加10倍。而據(jù)日媒3月16日最新消息，東芝又宣布要增加SiC外延片生產環(huán)節(jié)，布局完成后將形成：外延設備+外延片+器件的垂直整合模式。此前東芝是從昭和電工等材料公司購買SiC外延片。他們認為，在汽車電氣化的背景下，對SiC功率半導體的需求正在迅速增加，這種轉向將有助于提高SiC器件質量，以及也有助于穩(wěn)定原材料采購問題。
國內方面，斯達半導作為國內IGBT行業(yè)的領軍企業(yè)，對于SiC也早已熱衷，從2020年就開始布局謀劃SiC產業(yè)項目。根據(jù)其2021年11月的最新公告，投入5億元用于SiC芯片研發(fā)和產業(yè)化項目。項目達產后，預計將形成年產6萬片6英寸SiC芯片生產能力。
圖源：斯達半導公告
中車時代電氣從大功率半導體起家，通過收購丹尼克斯股權完成技術原始積累，2014 年即建成中國首條8英寸 IGBT 產線，已成為軌交裝備IGBT龍頭。目前也已切入SiC領域，2021年12月，中車時代發(fā)布了首款基于自主碳化硅芯片的大功率電驅產品- C- Power 220s，系統(tǒng)效率最高可達94%。
結語
隨著越來越多的廠商加入，SiC的發(fā)展由最開始的全行業(yè)推進，也逐漸來到了競爭階段。雖然如SiC和GaN這樣的寬禁帶半導體仍處于發(fā)展前期，但是國際大廠已悄然在SiC市場上占據(jù)了這個早期市場很大的份額。國內企業(yè)在這方面將任重道遠。
