作为推动能源变革的关键技术，Infineon、ON Semi等功率半导体巨头们已将SiC视为未来十年业务增长的强劲动能。然而，原材料与关键设备的紧缺持续干扰着全球SiC供应链的稳定，“扩产”将成为未来几年活跃于产业的关键词。

根据Wolfspeed预计，2022年全球碳化硅器件市场规模达43亿美元，2026年碳化硅器件市场规模有望成长至89亿美元。当前SiC功率器件价格较高，是硅基IGBT的3~5倍左右，但凭借优异的系统节能特性，SiC器件开始在新能源汽车、光伏、储能等领域替代硅基器件。

过去几年中，IDM厂商在12英寸晶圆厂上投资了数十亿美元，用于制造IGBT等硅基功率元件，这使得完全折旧的6/8英寸晶圆厂现在可用于支持SiC大规模生产。当然，IDM厂商需要额外添置一些SiC专用生产设备，这包括超高温CVD反应器、高温高能离子注入机、高温氧化炉、晶圆级测试设备等。

硅晶圆在90年代经历了从6英寸到8英寸的转变，随后在大约十年后转向12英寸晶圆。SiC正在经历着同样的事情，当前绝大多数SiC功率元件仍然依靠在6英寸晶圆上进行生产，而为了进一步降低成本并扩大SiC渗透率，Wolfspeed等一线厂商已目光投向8英寸。这十分困难，但不得不做，我们可以看到Wolfspeed Mohawk Valley Fab的实际量产时间已经被一再推迟，这同样关系到其近几个季度糟糕的财务状况。

安森美战略转型：all in碳化硅

安森美是全球汽车半导体龙头，聚焦智慧电源及智慧感知业务。安森美前身为1999年摩托罗拉分拆的半导体部门，2000年美股上市，后陆续收购众多半导体制造商，在全球建立生产基地和设计工厂。2021年，公司收购碳化硅厂商GTAT，增强碳化硅领域布局实力。2021财年，公司实现营收67.4亿美元，同比增长28.13%；归母净利润10.1亿美元，同比增长339.13%。

战略转型：all in碳化硅，彰显汽车野心。安森美收入包含电源方案部（功率）、先进方案部（模拟、混合信号、逻辑）及智能感知部（CIS），下游涵盖汽车、工业、通讯、消费等。2020年12月，El-Khoury出任公司新CEO；2021年8月，公司变更品牌名（去“半导体”化）及LOGO，彰显对于汽车下游的重视。碳化硅作为远期核心增长点，在公司营收比重不断提升。而IDM转Fab-liter模式，也切实推动公司盈利能力改善。

激进扩产：或为弹性最大玩家。自2021年转型以来，公司资本开支占营收比例从2021Q1的5%提升至2022Q2的10%。2022年9月，安森美在捷克罗兹诺夫扩建的SiC工厂落成，未来两年内产能将逐步提高16倍。客户端，公司不断取得突破，市场预期其进入北美大客户并取得可观的订单金额。市场普遍关注Wolfspeed，对于安森美的研究相对较少，我们认为安森美将成为碳化硅器件市场格局的最大变量。

供需测算：中短期格局偏紧，国产窗口期尚未关闭。根据Yole统计，2021年碳化硅器件端，安森美份额为7%，我们预计未来将持续提升；CR5之外的份额为12%，国产化率目前较低。碳化硅市场需求饱满，汽车市场的确定性增长，叠加储能等新兴领域出现，经我们测算，到2025年，全球碳化硅器件市场规模有望达到74.3亿美元。我们判断，2025年前，供需将持续趋紧，国产将留有一定的发展窗口期。

SiC厂商逐步完成衬底布局

全球领先的SiC器件供应商ST、英飞凌、Wolfspeed、ON Semiconductor、Rohm等基本上都有自己相对稳定的衬底供应渠道。

Rohm于2009年收购了德国SiC衬底和外延片供应商SiCrystal。SiCrystal是一家总部位于德国纽伦堡的SiC晶圆制造商。罗姆从2010年开始在全球率先量产SiC MOSFET，至此，罗姆已经推出了第四代SiC MOSFET。将本产品用于车载逆变器时，与使用IGBT相比，功耗可降低6%。对延长电动车的续航里程很有帮助。虽然公司规模不是很大，但SiCrystal的关键技术已作为SiC功率半导体广泛应用于全球电动汽车，公司已成为SiC晶圆市场的领先企业之一。

自2019年收购瑞典SiC衬底供应商Norstel以来，该公司一直在考虑IDM模式。但Norstel在瑞典的产能有限，ST不得不依赖与Wolfspeed的长期SiC晶圆供应协议，为ST供应150mm SiC裸晶圆和外延晶圆。因此，2022年10月，ST宣布将在意大利建立一个集成的SiC衬底制造工厂，该工厂将与意法半导体位于意大利卡塔尼亚的工厂现有的SiC器件制造工厂一起建设。生产150mm SiC外延基板的工厂。据 Yole Intelligence 化合物半导体和新兴基板团队的首席分析师 Ezgi Dogmus 称，这使 ST 到 2024 年能够达到 40% 的内部基板采购。

2022年12月初，ST宣布与Soitec合作开发SiC衬底制造技术，并在其未来200mm衬底制造中采用Soitec的SmartSiC技术为其器件和模块制造业务提供支持，并有望实现中期量产。ST还暗示在不久的将来开发200mm SiC晶圆。

2021年11月1日，安森美半导体收购SiC衬底供应商GT Advanced Technologies（“GTAT”），实现产业链垂直整合，确保产能和品质的稳定性。安森美半导体是目前为数不多的能够提供从衬底到模块的端到端 SiC 解决方案的供应商之一。此外，为满足市场对SiC需求的加速增长，安森美半导体仍在大力投资扩产：2022年8月11日，安森美半导体位于新罕布什尔州哈德逊的SiC工厂竣工。建成后，碳化硅（SiC）产能将同比增长5倍；2022 年 9 月，安森美半导体将在捷克共和国罗兹诺夫完成其扩建的碳化硅 (SiC) 工厂。

这些厂商虽然通过收购建立了自己的衬底供应，但产能还远远落后，因此仍与全球最大的SiC衬底和外延片供应商Wolfspeed绑定。Wolfspeed约占全球总量的60%。SiC 晶圆产能的百分比。2022年，Wolfspeed全球首家8英寸SiC工厂启动，小规模试产正在进行中。预计在今年上半年完成初始认证并开始供货，这也向行业发出了一个积极的信号。

2022 年 10 月，Wolfspeed 宣布了一项耗资 65 亿美元的多年产能扩张计划，其中包括在公司最先进的 200 毫米莫霍克谷工厂以及北卡罗来纳州 445 平方英尺的工厂安装额外设备。一亩碳化硅材料厂的建设将使公司现有材料产能扩大10倍以上。第一阶段的建设计划于公司 2024 财年末完成。博格华纳向 Wolfspeed 投资 5 亿美元，以确保高达 6.5 亿美元的碳化硅器件年产能供应。

不过近年来，Wolfspeed也开始向SiC器件如SiC MOSFET、SiC二极管、SiC模块等领域延伸。根据Wolfspeed发布的消息，未来包括奔驰、捷豹路虎在内的电动汽车都将采用Wolfspeed的SiC器件提供动力。

对于这种竞争与合作的关系，Wolfspeed CEO Gregg Lowe此前表示，公司将以同样的优先级支持这两种不同的商业模式。他认为，未来10年，Wolfspeed仍将与这些半导体客户和竞争对手保持良性的竞争关系。Wolfspeed 需要合作伙伴帮助功率半导体行业从硅器件向碳化硅器件转型。

诚然，对于碳化硅这样性能优异、产业急需、但挑战重重的材料，在竞争中合作、在合作中共赢是产业快速发展的主要手段。

综上所述，可以看出在SiC衬底方面，ON Semiconductor有GTAT，ST有Norstel，Rohm有SiCrystal，Wolfspeed自己生产SiC衬底。为什么SiC领域会出现这样的发展趋势？北京市半导体行业协会副秘书长朱晶表示：“之所以出现这种趋势，主要是因为碳化硅供需极度失衡，碳化硅衬底的需求量非常大，被业界认为产业成为长期持续的趋势，SiC衬底的产能因良率问题无法满足快速增长的需求，导致器件厂商“囤货”的冲动。

SiC材料特性优异，新能源汽车、光伏驱动行业成长

SiC电气特性优越，有望成为最具前景的半导体材料之一。半导体材料位于半导体产业链最上游，属于芯片制造与封测的支撑性产业，是半导体产业链中细分领域最多的环节。近年来，全球半导体材料市场规模稳健增长，而从被研究和规模化应用的先后顺序看，半导体材料发展至今已经历了三个阶段。其中，以SiC为代表的第三代半导体，具备耐高压、耐高温和低能量损耗等优越性能，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，有望成为半导体材料领域最具前景的材料之一。

碳化硅下游应用广泛，新能源汽车、光伏等驱动行业成长。SiC产业链包括上游SiC衬底材料的制备、中游外延层生长、器件制造以及下游应用市场。从下游应用看，SiC衬底可分为半绝缘性衬底和导电性衬底，其中半绝缘SiC衬底主要用于制作微波射频器件，用于5G通讯、雷达等高频需求领域，导电型衬底则用于制作功率器件，用于新能源汽车、光伏发电等高压需求领域。近年来，SiC功率器件在下游应用中崭露头角，应用范围已从传统的消费电子、工业控制、电力传输、计算机、轨道交通等领域，扩展至新能源汽车、风光储、物联网、云计算和大数据等新兴应用领域，其中新能源汽车、光伏等领域的快速发展给SiC带来增量需求，驱动碳化硅行业不断成长。据Yole预测，到2025年，全球SiC市场规模将达到25.60亿美元，2019-2025年复合增速高达29.53%。

政策支持+成本下降，碳化硅国产替代有望加速。近年来，国家陆续出台政策鼓励SiC行业发展与创新，叠加SiC衬底向大尺寸演进，有效提升材料使用率，以及晶棒、衬底良率持续提升，未来碳化硅器件的生产成本有望持续下降，预计在高电压场景中将先具备替代优势。目前海外厂商在碳化硅领域占据先发优势，国内企业仍在起步阶段，技术不断追赶同时产能尚在爬坡，随着国内企业产品得到验证进程加速，下游厂商认可程度不断提升，海外企业与国内企业差距相对缩小，国产替代具备广阔的市场空间。

文章来源： 半导体产业纵横，芯榜