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 近些年，隨著電動汽車以及其他系統(tǒng)的增長，碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體市場正在經(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)用進一步成熟的趨勢下，SiC的爭奪戰(zhàn)正一觸即發(fā)！

根據(jù)市場研究機構(gòu)Yole Développement的數(shù)據(jù)，全球SiC功率半導(dǎo)體市場將從2017年的3.02億美元，快速成長至2023年的13.99億美元，2017~2023年的市場規(guī)模年復(fù)合成長率(CAGR)為29%，推動力來自混合動力及電動汽車、電力和光伏(PV)逆變器等方面的需求，市場潛力巨大！

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

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)能的爭奪戰(zhàn)再次打響。

SIC的前世今生

SiC（碳化硅）由于化學性能穩(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，僅次于世界上最硬的金剛石（10級），具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時能抗氧化。

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，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)體國際學會“ICSCRM 2013”上，國際知名的半導(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，世界各國對其研究非常重視，紛紛投入大量的人力物力積極發(fā)展，美國、歐洲、日本等不僅從國家層面上制定了相應(yīng)的研究規(guī)劃：

美國：2014年1月，美國總統(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，是美國對以SiC半導(dǎo)體為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的強力支持。

歐洲：德國英飛凌公司與歐洲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（ENIAC）的“高效率電動汽車計劃”則專注于碳化硅功率器件在新型電動汽車中的應(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”，認為未來50%的節(jié)能要通過它來實現(xiàn)，創(chuàng)造清潔能源的新時代。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省積極開展碳化硅的研發(fā)及生產(chǎn)，促進碳化硅在通訊電源、混合動力汽車、可再生能源變頻器、工業(yè)馬達驅(qū)動等領(lǐng)域的應(yīng)用。

另外，一些國際電子業(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爭奪戰(zhàn)悄然打響

從產(chǎn)業(yè)進程來看，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，由于電動汽車等新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對于SiC器件的需求呈現(xiàn)上升趨勢，進一步促進了其產(chǎn)業(yè)化進程，由此也使得上游晶圓供應(yīng)進一步吃緊。除了Cree此次投資之外，另一家擁有全供應(yīng)鏈優(yōu)勢的SiC大廠羅姆在之前也發(fā)布了其擴產(chǎn)計劃。

據(jù)了解，羅姆將擴增使用于電動車(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)計于2019年2月動工、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)對市場需求的增長。但由于SiC電源控制芯片市場急速成長，近日昭和電工也宣布了第三輪增產(chǎn)計劃。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，以滿足客戶對高效功率半導(dǎo)體器件日益增長的需求。為了使容量翻倍，X-Fab 德州工廠購買了第二臺加熱離子注入機，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)略性長期供貨協(xié)議。隨后，意法半導(dǎo)體也與Cree簽訂價值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)計劃，以爭奪下游訂單或保障器件的穩(wěn)定供應(yīng)。

除了上游產(chǎn)能競爭之外，SiC器件領(lǐng)域的爭奪顯然更加激烈。包括安森美、東芝、富士電機、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。

國內(nèi)SiC布局情況

相對國外市場，我國開展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)研項目的支持下，取得了一定的成果，逐步縮小了與國外先進技術(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驗室階段，器件性能離國外還有很大差距。

隨著十三五規(guī)劃的實施，國內(nèi)很多地方政府開始針對性對當?shù)鼐哂幸欢▋?yōu)勢的SiC和GaN材料企業(yè)進行扶持，也取得了一系列進展和突破。

2018年1月，在中國科學院微電子研究所的技術(shù)支持和協(xié)助下，株洲中車時代電氣股份有限公司國內(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)、動力、工藝、測試條件均已完備，可實現(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。晶圓級測試結(jié)果表明，各項電學參數(shù)達到預(yù)期，為進一步完成工藝和器件設(shè)計的優(yōu)化奠定了堅實基礎(chǔ)。

2018年12月，比亞迪發(fā)布的一項被稱為“IGBT 4.0”的技術(shù)，在電動汽車行業(yè)內(nèi)頗受關(guān)注，打破了目前國內(nèi)碳化硅大功率器件被德國英飛凌、日本富士壟斷的局面，另外，比亞迪對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，國內(nèi)在相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中正在逐步完善布局。

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

1、天科合達

公司成立于2006年9月，目前注冊資本8697.62萬元，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，擁有一個研發(fā)中心和一個集晶體生長-晶體加工-晶片加工-清洗檢測的全套碳化硅晶片生產(chǎn)基地；全資子公司—新疆天科合達藍光半導(dǎo)體有限公司位于新疆石河子市，主要進行碳化硅晶體生長。作為制備即開即用型SiC晶片的企業(yè)，依托于中國科學院物理所多年在碳化硅領(lǐng)域的研究成果，集技術(shù)、管理、市場和資金優(yōu)勢，建立了完整的碳化硅晶片生產(chǎn)線，突破了缺陷抑制、快速生長和籽晶處理等關(guān)鍵技術(shù)，形成了具有自主知識產(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，碳化硅單晶生長和加工技術(shù)來自山東大學晶體材料國家重點實驗室的技術(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，公司在碳化硅芯片及電子應(yīng)用領(lǐng)域進行了技術(shù)儲備和產(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，打造了一支具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的研發(fā)隊伍，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、北京世紀金光

北京世紀金光成立于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，是由中國鋼研科技集團的新冶集團（占股40%）、國宏華業(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晶工藝及裝備、4英寸無摻雜高純半絕緣碳化硅晶體高溫化學氣相沉積法長晶工藝及裝備，并達到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用水平，將聯(lián)合國宏華業(yè)投資有限公司等4至5家已取得共識的合作單位通過全國布局投資30億人民幣，打造國內(nèi)最大的碳化硅晶體襯底片生產(chǎn)基地。

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

1、瀚天天成

瀚天天成成立于2011年，是中美合資企業(yè)（董事長趙建輝博士為美籍華人）。趙建輝于1988年獲得美國卡內(nèi)基梅隆大學工學博士，是美國第一個因?qū)μ蓟柩邪l(fā)及產(chǎn)業(yè)化做出重大貢獻而被評選為國際電機電子工程院士的領(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。公司引進德國Aixtron公司制造的全球先進的碳化硅外延晶片生長爐和各種進口高端檢測設(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月公司與中國科學院半導(dǎo)體所合作成立了“碳化硅技術(shù)研究院”。目前公司已引進4臺世界一流的SiC-CVD（德國Aixtron和意大利LPE）及配套檢測設(shè)備。

另外，在器件、模組環(huán)節(jié)，我國生產(chǎn)企業(yè)主要包括泰科天潤、芯光潤澤、深圳基本、世紀金光和揚州國揚電子等SiC器件生產(chǎn)企業(yè)，以及中車時代電氣、士蘭微和揚杰科技等傳統(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)。公司成功收購瑞典SIC（碳化硅）襯底和外延生產(chǎn)企業(yè)Norstel，并與美國代工企業(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

泰科天潤成立于2011年是中國第一家致力于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、芯光潤澤

芯光潤澤公司成立于2016年3月，規(guī)劃總投資20億，主要進行第三代半導(dǎo)體碳化硅功率模塊的設(shè)計、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，是國內(nèi)先進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)動芯片）、力合科創(chuàng)、英智資本聯(lián)合打造，并與深圳清華大學研究院共建“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)體通過引進由海歸人才和外籍專家組成的高層次創(chuàng)新團隊，對碳化硅器件的材料制備、芯片設(shè)計、制造工藝、封裝測試、驅(qū)動應(yīng)用等各方面進行研發(fā)，覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)，建立了一支國際一流的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化團隊。

6、揚州國揚電子

揚州國揚電子成立于2014年，是中國電子科技集團公司第55研究所控股公司。主要產(chǎn)品設(shè)計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。