隨著近期的市場(chǎng)需求下滑，晶圓代工成熟制程產(chǎn)能松動(dòng)。有大陸晶圓代工廠開出第一槍，以8 英寸晶圓為主進(jìn)行降價(jià)，降價(jià)幅度大概在一成上下，原因是避免產(chǎn)能利用率大幅滑落。

8英寸晶圓生產(chǎn)的主流產(chǎn)品包括顯示驅(qū)動(dòng)、CIS（CMOS圖像傳感器）、電源管理芯片、分立器件（含MOSFET、IGBT）、指紋識(shí)別芯片、觸控芯片等產(chǎn)品，另外MCU、車規(guī)半導(dǎo)體等嚴(yán)重缺貨的芯片產(chǎn)品，也落在了8英寸晶圓領(lǐng)域，自此8英寸晶圓成為諸多代工廠商的逐利熱點(diǎn)。

如今消費(fèi)電子需求降溫，芯片市場(chǎng)也呈現(xiàn)供應(yīng)過(guò)剩的局面，如何進(jìn)一步發(fā)展，成為擺在代工廠商面前的新課題。面臨生存的困境除了通過(guò)外延并購(gòu)或內(nèi)部投資擴(kuò)大經(jīng)營(yíng)規(guī)模也出現(xiàn)了一批通過(guò)放棄追逐先進(jìn)制程，向特色工藝與化合物半導(dǎo)體材料等領(lǐng)域轉(zhuǎn)型的企業(yè)，不過(guò)在當(dāng)前的新形勢(shì)下向SiC這一高技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)軍仍需面臨諸多挑戰(zhàn)。

國(guó)內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)鏈面臨的外憂與內(nèi)患

外憂：目前SiC材料和功率器件都主要由海外企業(yè)壟斷。器件方面，五家頭部企業(yè)來(lái)自歐洲、日本、美國(guó)，合計(jì)市占率約90％；材料方面的壟斷更加集中，Wolfspeed、Ⅱ－Ⅵ全面領(lǐng)先襯底市場(chǎng)，最后Wolfspeed和昭和電工兩巨頭幾乎壟斷外延片市場(chǎng)，可見中國(guó)在SiC 領(lǐng)域的劣勢(shì)異常明顯。

內(nèi)患：在SiC晶圓制造方面仍然存在諸多問(wèn)題亟待突破。比如已商用的6英寸SiC襯底依然存在高密度晶體位錯(cuò)缺陷，晶圓封裝不能滿足高頻高溫應(yīng)用需求等問(wèn)題；8英寸SiC晶圓制造工藝難度高導(dǎo)致6英寸向8英寸遷移過(guò)程艱難等。

隨著對(duì)功率半導(dǎo)體器件的需求日益增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)SiC廠商也開始了6英寸到8英寸的加速進(jìn)擊。

另外中國(guó)臺(tái)灣行政院在2022 年化合物半導(dǎo)體科技研究發(fā)展項(xiàng)目計(jì)劃（簡(jiǎn)稱科專計(jì)劃）中也明確指出2025 年需要達(dá)成兩大目標(biāo)：一是8 英寸SiC 長(zhǎng)晶及磊晶設(shè)備自主、8 英寸SiC 晶圓制造關(guān)鍵設(shè)備與源材料自主；二是完備在地供應(yīng)鏈，催生化合物半導(dǎo)體的在地能量。可見，產(chǎn)業(yè)鏈正在做足準(zhǔn)備迎接8英寸SiC的挑戰(zhàn)。

6英寸到8英寸的艱難旅程

因?yàn)镾iC具有高擊穿電場(chǎng)（臨界擊穿電場(chǎng)是硅基的10倍）、高飽和電子速度、高熱導(dǎo)率、高電子密度和高遷移率等特點(diǎn)，可以說(shuō)SiC是半導(dǎo)體材料歷史演進(jìn)的必然選擇。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要集中在4 英寸至6 英寸生產(chǎn)階段。相比6英寸，8英寸SiC還有較多工藝難點(diǎn)需要攻克。

8英寸與6英寸SiC晶圓在功率半導(dǎo)體制造的離子注入、薄膜沉積、介質(zhì)刻蝕、金屬化等環(huán)節(jié)差距不大，不過(guò)在襯底生長(zhǎng)、襯底切割加工、氧化工藝方面8英寸SiC的制造更為復(fù)雜。由于SiC生長(zhǎng)條件苛刻，需要用到高溫離子注入、高溫氧化、高溫激活以及這些高溫工藝所需要的硬掩模工藝等，對(duì)設(shè)備和工藝控制帶來(lái)了極高的要求；另外，SiC襯底生長(zhǎng)速度緩慢，且當(dāng)尺寸擴(kuò)展到8英寸之后，對(duì)襯底生長(zhǎng)的難度也會(huì)成倍增加，在切割時(shí)越大尺寸的襯底切割應(yīng)力、翹曲的問(wèn)題也顯著阻礙8英寸良率提升。

8英寸SiC似乎是最近的“熱門議題”。僅僅在7月份，就陸續(xù)有LPE 和住友金屬礦業(yè)株式會(huì)社宣布開建新的8英寸SiC生產(chǎn)線。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在國(guó)際知名大廠中目前僅有7家企業(yè)能夠生產(chǎn)8英寸SiC晶圓襯底，包括英飛凌、Wolfspeed、羅姆、II－VI、Soitec，意法半導(dǎo)體以及中國(guó)的爍科晶體。而國(guó)內(nèi)廠商中中電55所、中國(guó)中車、三安光電、華潤(rùn)微電子、積塔等已建設(shè)6英寸SiC產(chǎn)線。

8英寸SiC會(huì)給市場(chǎng)帶來(lái)哪些增值點(diǎn)

成本降低

制造成本高、良率低一直是制約8英寸SiC晶圓發(fā)展的一個(gè)難題。單從加工成本來(lái)看，由6英寸升級(jí)到8英寸晶圓成本在大幅增加。不過(guò)有研究表明，8英寸SiC晶圓優(yōu)質(zhì)裸片的產(chǎn)量是6英寸SiC晶圓的 1．8 － 1．9 倍，可使襯底成本降低 30％ 左右，這也就意味著8英寸制造可在很大程度上降低SiC的應(yīng)用成本。

反映到價(jià)格上，8英寸晶圓能為制造廠商帶來(lái)更高的利潤(rùn)。目前，6英寸SiC晶圓零售價(jià)為750－900美元，而8英寸晶圓預(yù)計(jì)價(jià)格達(dá)到1300－1800美元。

根據(jù)中國(guó)寬禁帶功率半導(dǎo)體及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的測(cè)算：受新能源汽車龐大需求的驅(qū)動(dòng)，以及光伏發(fā)電和充電樁等領(lǐng)域?qū)τ谛屎凸囊蟮奶嵘?預(yù)計(jì)到2027年SiC功率器件的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到150億美元。另外根據(jù)2025－2030年市場(chǎng)需求，4英寸半絕緣襯底將逐漸退出市場(chǎng)，6英寸將增加到20萬(wàn)片，對(duì)于8英寸未能有精確預(yù)估，但毋庸置疑的是8英寸SiC市場(chǎng)發(fā)展韌性強(qiáng)勁，生產(chǎn)廠商也將迎來(lái)發(fā)展的好時(shí)機(jī)。

助推電動(dòng)汽車發(fā)展

在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，解決整車?yán)m(xù)航問(wèn)題對(duì)電動(dòng)汽車制造商至關(guān)重要，他們的解決方案一方面通過(guò)布置更大容量的電池來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的續(xù)航； 另一方面，從提升電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率和降低整車的阻力來(lái)提升續(xù)航能力。SiC則是半導(dǎo)體材料中高速與高效的代表。

SiC由于其高耐壓的特性，可以避免產(chǎn)生較多導(dǎo)通損耗，同時(shí)SiC在1200V耐壓下可以選擇MOSFET封裝，大幅降低開關(guān)損耗，正好可以彌補(bǔ)如今功率 MOSFET 和 IGBT 正在達(dá)到其理論極限的缺點(diǎn)。這使得800V電動(dòng)汽車充電架構(gòu)下的硅IGBT模塊被SiC功率器件全面替代。對(duì)于汽車行業(yè)來(lái)說(shuō)安全是重中之重，8英寸襯底厚度相較于6英寸更厚，可以為SiC解決方案提供更高和更穩(wěn)定的能效，因此可以說(shuō)8英寸SiC與電動(dòng)汽車在互相推動(dòng)、共同進(jìn)步。

根據(jù)EVTank數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2030年全球新能源汽車銷量將達(dá)到4780萬(wàn)輛，采用8英寸SiC可節(jié)省5－10％的電池使用量，每輛車成本節(jié)約 400－800美元，價(jià)格只增加200美元，每輛車凈節(jié)省200－600美元，這樣計(jì)算下來(lái)，又是一個(gè)千億市場(chǎng)。

無(wú)疑，8英寸SiC推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)更加成熟的同時(shí)，產(chǎn)品品類也在不斷擴(kuò)充完整，目前市場(chǎng)上SiC 產(chǎn)品主要包括SiC 二極管、SiC MOSFET、SiC 二極管與SiC MOSFET構(gòu)成的全SiC 模塊、以及SiC 二極管與Si IGBT 構(gòu)成的混合模塊這四大類產(chǎn)品。屆時(shí)這個(gè)市場(chǎng)的所有參與者都有希望分到一杯羹。

國(guó)內(nèi)研究進(jìn)程

SiC向更大晶圓面積發(fā)展的路并不好走，從6英寸轉(zhuǎn)8英寸的良率及功率提升也需要一定的時(shí)間周期，即使這樣也仍有很多企業(yè)表示正在備戰(zhàn)8英寸，還有一些已經(jīng)取得了量產(chǎn)突破。

在SiC產(chǎn)線方面，今年1月山西爍科晶體公司宣布8英寸襯底片已經(jīng)研發(fā)成功，并小批量生產(chǎn)；另外天科合達(dá)在2020年也啟動(dòng)了8英寸SiC晶片的研發(fā)。

外延方面，4月，松山湖管委會(huì)官網(wǎng)公布了《東莞市生態(tài)園2022年度土地征收成片開發(fā)方案》征求意見稿。項(xiàng)目計(jì)劃購(gòu)置94．7畝用地建設(shè)天域半導(dǎo)體SiC外延材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，用于SiC外延關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及全球首條8英寸外延晶片生產(chǎn)線的建設(shè)。昭和電工最近也表示正在積極采用其知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品組合及產(chǎn)品發(fā)展專業(yè)知識(shí)，開發(fā)8英寸SiC外延片，目標(biāo)是缺陷密度下降至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而降低下一代功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)成本。

在國(guó)內(nèi)與8英寸SiC產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的設(shè)備和材料方面，4月恒普科技表示已推出可用于8英寸生產(chǎn)的SiC感應(yīng)晶體生長(zhǎng)爐的新一代技術(shù)平臺(tái)，突破SiC行業(yè)晶體長(zhǎng)不快、長(zhǎng)不厚，長(zhǎng)不大的三大缺點(diǎn)，解決行業(yè)核心需求。合肥露笑科技投資100億元建設(shè)的SIC設(shè)備制造、長(zhǎng)晶生產(chǎn)、襯底加工、外延制作等產(chǎn)業(yè)鏈的研發(fā)和生產(chǎn)基地也已動(dòng)工。

在既有廠商與新入局者相繼擴(kuò)增產(chǎn)能布局之下，SiC晶圓成為半導(dǎo)體新應(yīng)用的趨勢(shì)已確立，雖然受限于成本與技術(shù)門檻較高，但在新能源市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求下8英寸還是第三代半導(dǎo)體晶圓廠正在追逐的方向。

結(jié)語(yǔ)

在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，6英寸SiC晶圓還在充當(dāng)市場(chǎng)主力。為了把襯底做的更大、質(zhì)量更好，距離8英寸SiC襯底完全成熟還需較長(zhǎng)周期，這還需要國(guó)內(nèi)器件廠商應(yīng)與襯底、外延等原材料廠商積極配合，充分整合國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，共同開發(fā)8英寸材料、工藝等技術(shù)，同時(shí)整合國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈，利用國(guó)產(chǎn)襯底外延材料價(jià)格及產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)，降低成本，提高產(chǎn)出，在研發(fā)、技術(shù)、工藝、質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)化等多個(gè)維度全面提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。

另外SiC的市場(chǎng)需求釋放是個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，這也給中國(guó)廠商提供了追趕的時(shí)機(jī)。隨著各廠商的持續(xù)進(jìn)步，我們一定能夠有所成績(jī)。在SiC降本增效的背景下，熱點(diǎn)與利潤(rùn)點(diǎn)最終都會(huì)回落8英寸。

第一代半導(dǎo)體材料硅基的發(fā)展在國(guó)內(nèi)正面臨一系列掣肘的背景下，SiC器件正逐漸迎來(lái)商用加速期。

SiC的應(yīng)用主要為兩個(gè)方面：一是電力電子SiC器件領(lǐng)域，在導(dǎo)電型襯底之上做SiC同質(zhì)外延，如新能源汽車、高鐵運(yùn)輸、智能電網(wǎng)的逆變器等器件上應(yīng)用；二是把SiC作為襯底材料，生長(zhǎng)氮化鎵材料的異質(zhì)外延，在高頻大功率微波電子器件里獲得了較大應(yīng)用，也在雷達(dá)、通信系統(tǒng)等方面有應(yīng)用。

由于國(guó)內(nèi)外的起步和發(fā)展時(shí)間相差不大，而成為備受關(guān)注的突圍市場(chǎng)。據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole統(tǒng)計(jì)，無(wú)論是SiC器件銷售額，還是SiC導(dǎo)電型襯底市場(chǎng)視角來(lái)看，占據(jù)主要份額的都為來(lái)自美國(guó)、歐洲和日本的公司，部分情況下甚至有壟斷態(tài)勢(shì)。

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