隨著市場(chǎng)發(fā)展，碳化硅在能源、基礎(chǔ)設(shè)備，汽車、工業(yè)等設(shè)備領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2014年，碳化硅還是一個(gè)不到百萬(wàn)美金的市場(chǎng)，2019年已經(jīng)接近800百萬(wàn)美金，未來(lái)還會(huì)以更快的增長(zhǎng)速度發(fā)展。然而，面對(duì)不斷旺盛的需求和目前產(chǎn)業(yè)條件，想要突出重圍的難度愈發(fā)困難，對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)，紅利顯著但機(jī)會(huì)不多。
SiC產(chǎn)業(yè)窗口期正在關(guān)閉
碳化硅為第三代半導(dǎo)體的主要代表之一，擁有禁帶寬度大、器件極限工作溫度高、臨界擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度大、熱導(dǎo)率等顯著的性能優(yōu)勢(shì)，在電動(dòng)汽車、電源、軍工、航天等領(lǐng)域備受歡迎，為眾多產(chǎn)業(yè)發(fā)展打開(kāi)了全新的應(yīng)用可能性，被行業(yè)寄予厚望，但目前全球碳化硅市場(chǎng)基本被在國(guó)外企業(yè)所壟斷。
從國(guó)際產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)來(lái)看，特斯拉Model3全面應(yīng)用意法半導(dǎo)體的碳化硅器件，德國(guó)英飛凌正式提出收購(gòu)意法半導(dǎo)體的要約，國(guó)際主流器件廠商紛紛與美國(guó)科銳鎖定長(zhǎng)期碳化硅晶圓供貨協(xié)議，這些動(dòng)態(tài)已經(jīng)足以警醒中國(guó)功率器件產(chǎn)業(yè)，碳化硅產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成熟，而且中國(guó)企業(yè)進(jìn)入碳化硅產(chǎn)業(yè)的窗口期正在關(guān)閉。
未來(lái)五年，全球碳化硅功率器件的產(chǎn)值將會(huì)由2018年的40億元向100億元突破，屆時(shí)中國(guó)如果還沒(méi)有一家企業(yè)擁有5億元市場(chǎng)的銷售業(yè)績(jī)（約5％的市場(chǎng)占有率），那么意味著中國(guó)企業(yè)將再次在功率器件產(chǎn)業(yè)上落伍，至少要再次承受15年、一整代人的落后。
國(guó)內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)優(yōu)劣并存
中國(guó)碳化硅產(chǎn)能、消費(fèi)量全球第一，但產(chǎn)能利用率低。同時(shí)也是碳化硅最大的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，目前大約有200多家生產(chǎn)企業(yè)從事碳化硅冶煉。
2016年全球碳化硅的產(chǎn)能在310萬(wàn)噸左右，其中中國(guó)碳化硅產(chǎn)能為230萬(wàn)噸左右，占據(jù)全球75％左右的份額。除了中國(guó)以外，世界上主要的碳化硅生產(chǎn)地集中在美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、荷蘭、日本等國(guó)。
此外，中國(guó)也是碳化硅最大的消費(fèi)國(guó)。2016年，中國(guó)的消費(fèi)量達(dá)到了65萬(wàn)噸左右，占據(jù)全球50％左右的消費(fèi)市場(chǎng)份額。
然而，由于我國(guó)碳化硅行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩嚴(yán)重，導(dǎo)致行業(yè)產(chǎn)能利用率低，多數(shù)企業(yè)的開(kāi)工率不足5成。具體為黑碳化硅約為60％，綠碳化硅為30％，綜合開(kāi)工率為50％。產(chǎn)能的嚴(yán)重過(guò)剩，導(dǎo)致行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，企業(yè)整體只能維持微利。
全球各大廠商展開(kāi)布局
由于SiC具有高耐壓、低損耗、高效率等特性，可以讓功率器件突破硅的限制，帶來(lái)更好的導(dǎo)電性和電力性能。這些特性的提高，正與目前市場(chǎng)上熱門(mén)的汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化以及新能源等領(lǐng)域的需求相契合，因而各大廠商紛紛在SiC上展開(kāi)了布局。
根據(jù)Yole于2018年發(fā)布的《功率碳化硅（SiC）材料、器件和應(yīng)用》報(bào)告預(yù)測(cè)，到2023年SiC功率市場(chǎng)總值將超過(guò)14億美元，2017年至2023年的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到29％。
目前，SiC功率市場(chǎng)仍然主要受功率因數(shù)校正（PFC）和光伏（PV）應(yīng)用中使用的二極管驅(qū)動(dòng)。預(yù)計(jì)五年內(nèi)，驅(qū)動(dòng)SiC器件市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要因素將是晶體管，該細(xì)分市場(chǎng)在2017—2023年期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到驚人的50％。
從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，SiC包括單晶襯底、外延片、器件設(shè)計(jì)、器件制造等環(huán)節(jié)，但目前全球碳化硅市場(chǎng)基本被在國(guó)外企業(yè)所壟斷。其中，尤以美國(guó)、歐洲、日本為大。美國(guó)居于領(lǐng)導(dǎo)地位，占有全球SiC產(chǎn)量的70％—80％；歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈；日本則是設(shè)備和模塊開(kāi)發(fā)方面的絕對(duì)領(lǐng)先者。
在全球市場(chǎng)中，單晶襯底企業(yè)主要有cree、dowcorning、sicrystal、ii－vi、新日鐵住金、norstel等，外延片企業(yè)主要有dowcorning、ii－vi、norstel、cree、羅姆、三菱電機(jī)、infineon等，器件方面，全球大部分市場(chǎng)份額被infineon、cree、羅姆、意法半導(dǎo)體等少數(shù)企業(yè)瓜分。
由于碳化硅產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)如芯片性能與材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝之間的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，不少企業(yè)仍選擇采用idm模式，如羅姆和cree均覆蓋了碳化硅襯底、外延片、器件、模組全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，其中cree占據(jù)襯底市場(chǎng)約40％份額、器件市場(chǎng)約23％份額。
如今SiC器件在國(guó)內(nèi)光伏逆變器、車載充電器、充電樁等領(lǐng)域雖已開(kāi)始應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上大部分碳化硅功率器件依賴進(jìn)口，主要為cree、infineon、羅姆等占有。
不過(guò)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)已初步建立起相對(duì)完整的碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈體系，包括有idm廠商中車時(shí)代電氣、世紀(jì)金光、泰科天潤(rùn)、揚(yáng)杰電子等，單晶襯底企業(yè)山東天岳、天科合達(dá)、同光晶體等，外延片企業(yè)天域半導(dǎo)體、瀚天天成等，部分廠商已取得階段性進(jìn)展。
我國(guó)SiC產(chǎn)業(yè)努力結(jié)束壟斷
在半導(dǎo)體對(duì)外投資受阻情況下，國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新發(fā)展是必由之路。2018年，在政策和資金的雙重支持下，國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域新增3條SiC產(chǎn)線。
生產(chǎn)模式上，大陸在第三代半導(dǎo)體電力電子器件領(lǐng)域形成了從襯底到模組完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系，器件制造方面以IDM模式為主，且正在形成“設(shè)計(jì)—制造—封測(cè)”的分工體系；大陸代工產(chǎn)線總體尚在建設(shè)中，尚未形成穩(wěn)定批量生產(chǎn)。
區(qū)域方面，我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展初步形成了京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、閩三角、中西部5大重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，其中，長(zhǎng)三角集聚效應(yīng)凸顯，占從2015年下半年至2018年底投資總額的64％。此外，北京、深圳、廈門(mén)、泉州、蘇州等代表性城市正在加緊部署、多措并舉、有序推進(jìn)。
總體而言，我國(guó)第三代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都取得較好進(jìn)展，但在材料指標(biāo)、器件性能等方面與國(guó)外先進(jìn)水平仍存在一定差距，市場(chǎng)繼續(xù)被國(guó)際巨頭占據(jù)，國(guó)產(chǎn)化需求迫切。
我國(guó)從2014年碳化硅二極管就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，但事實(shí)上，還沒(méi)有形成完整的產(chǎn)業(yè)，與外國(guó)產(chǎn)業(yè)規(guī)模差距大，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上大部分碳化硅功率器件依賴進(jìn)口，形成國(guó)際大廠壟斷局面。
單晶襯底方面，中科鋼研打造全國(guó)最大的碳化硅晶體襯底片生產(chǎn)基地，我國(guó)將有望擺脫碳化硅半導(dǎo)體襯底片依賴進(jìn)口的尷尬局面。
外延片方面，瀚天天成將在明年上半年逐步釋放新產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)每年30萬(wàn)片的產(chǎn)能目標(biāo)。
器件方面，泰科天潤(rùn)已建成國(guó)內(nèi)第一條碳化硅器件生產(chǎn)線?；景雽?dǎo)體自主研發(fā)的650 －1700V 3D SiC 系列 SiC JBS已火熱上市。
結(jié)尾：
目前整個(gè)碳化硅產(chǎn)業(yè)尚未進(jìn)入成熟期，但國(guó)際廠商已實(shí)現(xiàn)多個(gè)環(huán)節(jié)規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)瓶頸的突破，并已摩拳擦掌、即將掀起一場(chǎng)大戰(zhàn)，而國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段，與國(guó)際水平仍存在差距，擺在國(guó)內(nèi)企業(yè)面前的是可觀的前景以及突圍的難度。