站在新能源汽车风口，碳化硅起飞了。

在2015年前后，虽然美国、日本、中国等已经开始支持相关研究，但总体而言，碳化硅仍处于小透明阶段。随着2016年“汽车界第一网红”特斯拉在Model 3中率先采用了以SiC MOSFET为功率模的逆变器，碳化硅也摇身一变，晋升成为半导体界的“小红人”，法国市场调研Yole公司在2019年预测2020年碳化硅功率半导体的市场规模将达到35亿元人民币。

事实证明，至少在碳化硅市场需求方面，现实要比理想来得“丰满”一些。Yole 2022数据显示，2020年全球碳化硅功率器件市场规模从2019年的5.4亿美元，增长到7.1亿美元。此外，Yole 还预估2027年碳化硅功率元件市场规模可达63亿美元，2021-2027年，碳化硅功率元件市场的复合年成长率为34%。

种种数据说明，碳化硅的未来或许远比我们想象的发展更快。那么在碳化硅起飞的这些年里，整个产业链又出现了哪些变化？目前来看，感受最深当属化身成为扩产“急行军”的各大碳化硅厂商，尤其是碳化硅衬底厂商。

激进的扩产步伐

作为碳化硅龙头厂商，安森美今年的扩产步伐可谓激进。9月21日，安森美在捷克Roznov扩建的碳化硅工厂落成，未来两年内该厂的产能将逐步提升。8月份，安森美位于美国新罕布什尔州哈德逊的碳化硅工厂建成投产，该厂将使安森美到2022年底的碳化硅晶圆产能同比增加5倍。安森美还在韩国京畿道富川市投资10亿美元，建立一座新的研究中心和晶圆制造厂，预计2025年投产。

另一家碳化硅大厂Wolfspeed公司的行动也丝毫不慢。9月初，其宣布将在美国北卡罗来纳州建造一座价值数十亿美元的新工厂，预计2030年完工。此前，Wolfspeed还在美国纽约州建设全球首座8英寸碳化硅工厂，总投资达到50亿美元。Wolfspeed公司首席技术官John Palmour表示，新工厂实际最终将使我们的碳化硅晶圆制造能力增加13倍。

其他碳化硅头部企业近期亦有新的投资扩产计划。意法半导体与零部件供应商马瑞利与达成合作，将开发生产更高集成度和更高效的为车用碳化硅电力电子解决方案。SK Siltron计划与RFHIC和Yes Power Technix合资成立一家公司，开发碳化硅和氮化镓半导体。

中国本土企业在碳化硅方面的投资热情也非常高。天岳先进在ICSCRM 2022会议上透露，其8英寸碳化硅衬底研发进展顺利，晶型均一稳定，具有良好的结晶质量。在此基础上，天岳积极推进产业化。晶盛机电也在互动平台表示，已成功生长出8英寸碳化硅晶体。

电动车、光储成有力推手

首先是电动汽车。Wolfspeed明确表示，新的材料工厂将生产为电动汽车等提供动力的芯片原材料；安森美的汽车业务现已成为其体量最大、增速最快的业务，其碳化硅器件新厂也旨在满足电动车领域的碳化硅需求。

国内，理想汽车功率半导体研发及生产基地、长城汽车旗下蜂巢易创第三代半导体模组封测制造基地等项目均处于计划建设、即将建成或已运行等阶段。

根据EVTank数据显示，新能源汽车2025年销量将达到1800万辆，19-25年CAGR为42%。随着新能源车渗透率不断升高，以及整车架构朝800V高压方向迈进，碳化硅器件在主逆变器、DC/DC转换系统、车载充电系统及充电桩等领域有望迎来规模化发展。

开源证券表示，车规级市场是碳化硅最主要的应用场景。国产碳化硅模块上车进展顺利，包括BYD、吉利、埃安等量产（或定点）车型均已搭载由国产碳化硅模块供应商提供的主驱逆变器模块，国内SiC产业链参与者有望充分受益。

电动车之外，国内政策正引导碳化硅向光伏、储能领域渗透。

8月25日，工信部发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见（征求意见稿）》，提出“面向光伏、风电、储能系统、半导体照明等，发展新能源用耐高温、耐高压、低损耗、高可靠IGBT器件及模块，SiC、GaN等先进宽禁带半导体材料与先进拓扑结构和封装技术，新型电力电子器件及关键技术”。

与此同时，该领域的碳化硅应用也逐步与商业化接轨，国内产业链公司新成果频现。

8月12日，晶盛机电首颗8英寸N型SiC晶体出炉；新洁能基于650V和1200V平台的多款应用于光伏逆变行业的IGBT模块产品；斯达半导可供应搭载自研芯片的650V/1200VIGBT单管及模块，已成为逆变器、储能变流器头部供应商；湖南三安的碳化硅二极管系列已经深入光伏、服务器电源和充电桩等领域的头部企业供应链。

中金公司表示，在新能源车、光伏发电等重点行业终端出货量快速成长，SiC渗透率提升且短期内器件价格降幅有限的背景下，2022-2024年SiC器件市场规模有望迎来增速最快的三年周期。

突破衬底不足瓶颈

碳化硅产业链主要包括上游衬底、中游外延、下游器件制造和模块封装等环节。衬底材料是当前碳化硅产业发展的主要瓶颈。根据基本半导体总经理和巍巍的介绍，碳化硅衬底生产比较困难，包括碳粉硅粉合成、晶体生长、晶锭加工等好多细的步骤。核心的参数涉及直径、杂质、均匀性、弯曲翘曲以及光滑度等参数。碳化硅目前发展的痛点主要在于规模迅速扩大。这也是一众碳化硅企业扩产卡位的主要原因。

安森美电源解决方案集团总经理Simon Keeton就曾表示，捷克厂与Hudson 碳化硅扩产行动一起，新增的碳化硅产能让安森美得以为客户提供至关重要的供应保证，以满足他们快速扩增的碳化硅解决方案需求。事实上，近年来碳化硅功率器件一直是市场上的一大热点，但也面临碳化硅衬底制备条件严苛、生长速度缓慢、良率低等瓶颈。

值得注意的是，尽管从扩产情况来看，全球碳化硅业务发展如火如荼，但大规模盈利尚需时日。安森美甚至表示，在2023年上半年之前的产能爬坡期间，碳化硅的量产启动费用将给公司毛利润率带来1%～2%的负面影响；Wolfspeed在2022财年第四季度才实现首次单季度盈利0.32亿美元。

不过在市场需求推动下，越来越多的企业、资金投入进来，这对于改善碳化硅器件良率，降低制造成本，有着重要的促进作用。而随着这些限制碳化硅产业发展的瓶颈被消除，碳化硅器件市场的爆发点也在逐步临近。Yole Développement数据显示，受汽车市场以及工业、能源和其他交通运输市场的推动，2021年至2027年碳化硅器件市场正以34%的年复合增长率增长。

文章来源： 科创板日报，宽禁带联盟，中国电子报