近些年，全球環(huán)保意識的抬頭，再加上自動駕駛一哥特斯拉的搶用，碳化硅熱度瘋狂飆升，《全球競逐SiC》一文指出，從外延設(shè)備、襯底材料，到SiC工廠，從美國、歐洲，再到馬來西亞，整個產(chǎn)業(yè)鏈都忙得不亦樂乎。

　　而在這一片高漲的擴產(chǎn)聲中，那些身處碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上游的襯底廠商們似乎率先成為了賺錢王者，不僅被瘋狂下單，賺得盆滿缽滿，產(chǎn)能方面也是接連爆滿，只能不斷擴產(chǎn)。

　　不斷被下單的襯底廠商

　　當(dāng)前，在全球襯底市場中，最有影響力、技術(shù)最領(lǐng)先的企業(yè)當(dāng)屬美國的Wolfspeed，擁有30 余年的碳化硅生產(chǎn)經(jīng)驗，早在1991年就推出全球首款商用 SiC 晶圓，到了2021年，Wolfspeed襯底全球市占率超過60%。

　　數(shù)據(jù)顯示，Wolfspeed與意法半導(dǎo)體、英飛凌、ABB等公司簽下了超 10 億美元的長期訂單。而其最新一期財報數(shù)據(jù)也顯現(xiàn)出了碳化硅的火熱，據(jù)透露，Wolfspeed紐約州8英寸 SiC 新廠持續(xù)小量試產(chǎn)中，預(yù)計明年上半年完成初始認證并開始出貨，目前已有幾家大型客戶來廠簽約，SiC 新訂單優(yōu)于預(yù)期。

　　Wolfspeed執(zhí)行長 Gregg Lowe表示，總計 2022 年會計年度 Design-in 規(guī)模達64億美元，是 2020 年的3倍，年增 119%。展望 2023 年會計年度第一季，WolfSpeed 預(yù)估受惠于第三代半導(dǎo)體材料 6 英寸基板需求強勁且持續(xù)供不應(yīng)求，加上功率組件業(yè)務(wù)改善，營收約落在 2.32-2.47 億美元。此外，WolfSpeed 更是看好SiC市場成長，Lowe 預(yù)計8英寸新廠未來能挹注 15-20 億美元營收。

　　如果說Wolfspeed在碳化硅襯底市場位列第一梯隊，那么最近7天內(nèi)接連拿下2個大單的高意集團(II‐VI)就屬于第二梯隊，全球碳化硅襯底市占率排名第二。就在8月17日宣布與東莞天域半導(dǎo)體簽訂1億美元訂單，從本季度開始到2023年底向后者供應(yīng)碳化硅6英寸襯底一周后，高意集團再次宣布，與英飛凌簽署了一項為期多年的合同，將向英飛凌提供用于電力電子的6英寸SiC襯底，而且II-VI和英飛凌還計劃將合作向8英寸SiC襯底過渡。

　　圖源：高意集團

　　與高意集團同屬第二梯隊的還有羅姆子公司SiCrystal，據(jù)董事總經(jīng)理Robert Eckstein此前透露，2022年SiCrystal的SiC襯底產(chǎn)能幾乎售罄，主要客戶為母公司羅姆、英飛凌、意法半導(dǎo)體等多家公司供貨。

　　在海外碳化硅襯底廠商訂單爆滿的同時，我國廠商也迎來了新機遇，山東天岳、晶盛機電等皆有了新進展。

　　其中，山東天岳憑借近14億元的訂單引人注目。7月21日晚間，天岳先進公告披露，公司簽署了時長三年的6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底產(chǎn)品銷售合同，按照合同約定年度基準單價測算，預(yù)計含稅銷售合計金額為13.93億元。

　　圖源：天岳

　　雖然天岳未透露簽約客戶名稱和具體情況，但其表示這筆巨額訂單符合未來發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。據(jù)了解，目前天岳先進自主研發(fā)出半絕緣型碳化硅襯底產(chǎn)品已批量供應(yīng)至國內(nèi)下游核心客戶，同時被國外知名的半導(dǎo)體公司使用。在導(dǎo)電型碳化硅襯底領(lǐng)域，公司6英寸產(chǎn)品已送樣至多家國內(nèi)外知名客戶。2021年，天岳先進實現(xiàn)銷售襯底約5.7萬片。

　　就在今年3月，山東天岳還中標(biāo)了中電55所高達1.806億的4英寸高純半絕緣SiC襯底訂單。全軍武器裝備采購信息網(wǎng)公告顯示，中電55所采購4英寸高純半絕緣SiC襯底訂單，采購量為2.3萬片SiC襯底，河北同光和山東天岳兩家廠商中標(biāo)，其中河北同光為1.2萬片，山東天岳則為1.1萬片。

　　今年4月底，露笑科技在2022年第一季度報告中披露，其控股子公司合肥露笑半導(dǎo)體材料有限公司與東莞市天域半導(dǎo)體科技有限公司已簽署購銷合同，2022年-2024年不少于15萬片。7月，露笑科技在參加調(diào)研時表示，東莞天域3年15萬片的訂單已經(jīng)在分批量進行交付了，后續(xù)隨著實際產(chǎn)能的逐步爬升，整體交付進度有望進一步加快。

　　2月初，晶盛機電則是在《審核問詢函回復(fù)報告》中提到，2月7日，客戶 A 已與晶盛機電形成采購意向，2022-2025 年他們將優(yōu)先向客戶A提供碳化硅襯底合計不低于 23 萬片。除此之外，7月消息顯示，江蘇超芯星半導(dǎo)體有限公司6英寸碳化硅襯底進入美國一流器件廠商。

　　種種跡象表明，面對未來的碳化硅熱潮，襯底廠商已經(jīng)先行一步，賺了個盆滿缽滿。

　　為何是賺錢王者？

　　從價值量來看，整個碳化硅產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出明顯的 “頭重腳輕” 特征，以襯底和外延為主的碳化硅材料占據(jù)了整個產(chǎn)業(yè)鏈近70% 的價值量，其中襯底作為最重要的環(huán)節(jié)，價值量占比接近 50%。

　　碳化硅襯底,顧名思義就是用碳化硅制成的襯底，是制造碳化硅器件最基礎(chǔ)的材料，簡單地說，就是沒有碳化硅襯底就無法制造出碳化硅器件。目前國內(nèi) SiC 襯底主流規(guī)格分別為 4 英寸和 6 英寸，雖然晶盛機電、爍科晶體、中科院物理所等已成功研發(fā)了8英寸SiC單晶，但離產(chǎn)業(yè)化仍有一段距離。而國外已經(jīng)向著8英寸量產(chǎn)邁進，比如上述提到的Wolfspeed 8英寸廠預(yù)計明年上半年開始出貨，此外法國Soitec、高意集團、意法半導(dǎo)體都已成功推出8英寸襯底。

　　與硅晶圓相比，碳化硅襯底的制備難度要高出不少，這也是至今為止能夠量產(chǎn)8英寸襯底廠商屈指可數(shù)的原因。

　　一方面，碳化硅襯底制造對溫度要求較高，其氣相生長溫度超過2300℃，且在生產(chǎn)中需要精確調(diào)控生長溫度，高溫對設(shè)備和工藝控制帶來了極高的要求，再加上生產(chǎn)過程幾乎是黑箱操作難以觀測，一旦溫度和壓力控制稍有失誤，則會導(dǎo)致失敗。

　　另一方面，碳化硅長晶速度慢，產(chǎn)出良率還低。一般來說，硅棒拉晶 2-3 天即可拉出約2m長的8英寸硅棒，而碳化硅卻需要約7天的時間才能生長 2cm，比硅棒拉晶速度慢了一倍還不止。更重要的是碳化硅襯底對晶型要求高，需要精準控制硅碳比、生長溫度梯度、晶體生長速率以及氣流氣壓等各種參數(shù)，才有可能制造出無缺陷、皆為 4H 晶型的可用碳化硅襯底，如此苛刻的要求，使得原本就困難的碳化硅襯底制造更加雪上加霜。

　　較高的制造難度帶來的是一時之間難以下探的價格。據(jù)《科創(chuàng)板日報》報道，有業(yè)內(nèi)人士表示，目前第三代半導(dǎo)體主要瓶頸便在于外延片，而襯底是碳化硅晶圓產(chǎn)能的關(guān)鍵制約點。相較于成熟的硅片制造工藝，碳化硅襯底價格短期內(nèi)依然會較為高昂。

　　除了本身價格昂貴外，碳化硅功率器件市場持續(xù)擴張也是一部分原因，畢竟無論在哪個領(lǐng)域，終端市場永遠有著絕對的發(fā)言權(quán)。

　　僅以新能源汽車為例，安森美在技術(shù)資料中指出，碳化硅器件所具有的獨特優(yōu)勢將改變電動車的未來，如在關(guān)鍵的主驅(qū)逆變器中采用碳化硅可滿足更高功率和更低的能效、更遠續(xù)航、更小損耗和更低的重量，以及向800V遷移的趨勢中更能發(fā)揮它的優(yōu)勢。

　　面對如此優(yōu)勢，車企很難不心動。三安光電副總經(jīng)理陳東坡曾預(yù)計，在2023-2024年，碳化硅器件在長續(xù)航里程的電動車車型的滲透率會到80%—90%，未來也會在低續(xù)航里程的車型中逐步滲透。預(yù)計2024年之后，400至500公里續(xù)航的電動車碳化硅器件的滲透率會達到40%左右，而400公里續(xù)航以下的車型碳化硅器件會在2025年之后達到10%左右。

　　隨著越來越多的車企開始導(dǎo)入，碳化硅功率器件有望成為最暢銷的功率器件。據(jù)研調(diào)機構(gòu)DIGITIMES Research預(yù)估，2025年SiC在電動車應(yīng)用的市場規(guī)?？芍?.5億美元，2021-2025年，年復(fù)合增長率25-30%。此外，TrendForce也預(yù)測，2022年車用碳化硅器件市場規(guī)模有望達到10.7億美元，2026年將進一步攀升至39.4億美元。

　　圖源：TrendForce

　　當(dāng)然，新能源汽車只是碳化硅功率器件廣闊的應(yīng)用市場之一，未來在5G 基建、特高壓及軌道交通等各領(lǐng)域，碳化硅都將迎來巨大的發(fā)展機遇，而作為碳化硅功率器件必備的材料，碳化硅襯底市場毫無疑問也會水漲船高。

　　在市場和價格的雙重影響下，碳化硅襯底廠商自然也就成為了最先賺錢的那個環(huán)節(jié)。

　　奔赴在擴產(chǎn)路上的襯底廠商

　　為了保證碳化硅芯片的供給，功率器件廠商率先買進上游襯底鏈，《買下那家SiC襯底供應(yīng)商》一文提到，包括安森美、羅姆、英飛凌以及意法半導(dǎo)體在內(nèi)，眾多功率半導(dǎo)體大廠紛紛買下不同的優(yōu)質(zhì)SiC襯底供應(yīng)商。

　　與之相對的是襯底廠商們的大幅擴產(chǎn)。Wolfspeed在2019年時推出了5年實現(xiàn)30倍擴產(chǎn)計劃，宣布將投資10億美元分別在北卡羅來納州和紐約州建造8英寸功率和射頻襯底制造工廠，將碳化硅晶圓制造能力提高多達30倍，并使碳化硅材料生產(chǎn)增加30倍，從而滿足2024年的預(yù)期市場增長。

　　在去年年底舉行的Wolfspeed分析師大會上，Wolfspeed透露襯底產(chǎn)能持續(xù)擴張，8 英寸SiC 晶圓廠有望于2022 年實現(xiàn)量產(chǎn)，當(dāng)前Wolfspeed SiC 襯底的總產(chǎn)能為16.7 萬平方英尺，約合7 萬片/月（等效6 英寸），未來兩年將逐步擴張產(chǎn)能至24.2 平方英尺，約合10 萬片/月（等效6 英寸）。今年4月，Wolfspeed全球最大的首座8英寸SiC（碳化硅）工廠正式開業(yè)，該工廠預(yù)計2024年達產(chǎn)，屆時產(chǎn)能將達2017年的30倍。

　　此外，安森美2022年第一季度財報指出，計劃在今年將碳化硅襯底產(chǎn)能擴充4倍，2021年年底哈德遜工廠擴建4萬平方英尺便是計劃中的一步；高意集團在今年3月宣布，將擴大其在北安普頓縣和瑞典的晶圓制造能力，作為 10 年內(nèi) 10 億美元投資的一部分，其中Easton 工廠在未來五年內(nèi)將 II-VI 的碳化硅襯底產(chǎn)量至少增加 6 倍；今年5月，意法半導(dǎo)體開始購買設(shè)備，加快8英寸碳化硅襯底生產(chǎn)線建設(shè)。

　　再來看國內(nèi)，山東天岳于今年登陸科創(chuàng)板IPO，發(fā)力導(dǎo)電型SiC襯底，募得資金中有23億元用于建設(shè)6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底項目，預(yù)計2026年實現(xiàn)全面達產(chǎn)，對應(yīng)6英寸導(dǎo)電型SiC襯底產(chǎn)能為30萬片/年；今年3月，晶盛機電在寧夏開工建設(shè)了一期年產(chǎn)40萬片6英寸以上的導(dǎo)電型、絕緣型SiC襯底產(chǎn)能；露笑科技也在全力推進產(chǎn)能建設(shè)，隨著后端相應(yīng)的切磨拋進口設(shè)備到位，預(yù)計能夠在2023年實現(xiàn)年產(chǎn)20萬片的產(chǎn)能規(guī)劃；超芯星則計劃將6-8英寸碳化硅襯底的年產(chǎn)量提升至150萬片。

　　寫在最后

　　當(dāng)前地球環(huán)境正在面臨著前所未有的惡劣勢態(tài)，持續(xù)不斷的高溫、接連融化的冰山…所有的一切都在提醒我們環(huán)保的重要性，在雙碳政策以及各種需求的推動下，以碳化硅為主的第三代半導(dǎo)體必然會成為綠色時代的寵兒，相信在不久的未來，不止碳化硅襯底廠商，下游的第三代半導(dǎo)體功率器件廠商也將會迎來新一輪的“撈金浪潮”。

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