特斯拉开启碳化硅大规模应用，碳化硅+800V正在联袂而来

2021-12-10 09:43

8英寸时代到来前，供需失衡

从生产工艺来讲，碳化硅目前的主要生产尺寸是6英寸，也就是150mm。不过行业进步还是很快的，8月11日，意法半导体（ST）宣布，其瑞典Norrk?ping工厂制造出首批8英寸碳化硅晶圆。

据悉，ST首批8英寸SiC晶圆品质十分优良，芯片良品率和晶体位元错误之缺陷非常低。低缺陷率归功于ST在SiC硅锭生长技术深厚积累的研发技术。此外，ST正与供应链上下游技术厂商合作研发专属的制造设备和生产制程。

ST汽车和离散元件产品部总裁Marco Monti表示，汽车和工业市场正在加速推动系统和产品电气化的进程，升级到8吋SiC晶圆将为ST的汽车和工业客户带来巨大优势。

而从6吋到8吋，这也代表着提升功率电子芯片的轻量化和能效方面又迈进了一步。只是，虽说现在8英寸（200mm）的产线已经有量产，但是要全面进入8英寸时代，还需要点时间。

然而一个现实情况是，目前碳化硅功率元器件市场需求的突然爆发，进一步造成了碳化硅供应链的全球性短缺。

以目前的状况，一片碳化硅晶圆也就装备两辆电动汽车。也就是说，以目前全球碳化硅晶圆60万片的年产能，最多也就能够满足120万辆电动汽车的需求。这还没算充电桩等应用。而根据TrendForce集邦咨询研究显示，预计2025年全球对6英寸SiC晶圆需求可达169万片。

再看特斯拉。2020年，特斯拉全球交付了将近50万辆电动汽车；今年上半年的交付量已经达到了38．6万辆，时近年底，预计全年的交付量至少是75万辆。也就是说，目前全球碳化硅晶圆的产能，满足了特斯拉之后，剩下不了多少。

那么，全球碳化硅晶圆方面，主要都有哪些玩家呢？按照2020上半年出货量计算，科锐CREE占据了全球45％的市场份额，日本罗姆的子公司SiCrystal占据20％，II－VI占13％；中国企业的市场份额还比较低，其中天科合达占到5．3％，山东天岳则为2．6％。

从碳化硅的产业链整体来看，主要的SiC衬底、EPI外延片、器件、模组等环节，目前全球碳化硅市场基本被国外垄断。根据Yole数据显示，Cree、英飞凌、罗姆约占据了90％的SiC市场份额。

这里普及一下，SiC器件的制造成本中，有两大工序是其重要组成部分。其中，SiC衬底成本约占总成本的47％，SiC外延的成本占比23％。而SiC衬底制备受限于SiC晶体生长速度慢、过程难以调控、生长多型多、切割难度大等多种问题，全球产能一直处于较低水平。

衬底方面，国际主流已经从4英寸向6英寸过渡，而作为衬底主要供应商的科锐Cree已经开发出8英寸衬底。国内方面，衬底主要供应商有天科合达、山东天岳、同光晶体等能够供应3～6英寸的单晶衬底。技术水平上，国内SiC以4英寸为主，6英寸衬底还有待突破。

外延片方面，国内厦门瀚天天成、东莞天域、世纪金光已能提供4英寸／6英寸SiC外延片。目前，6英寸碳化硅外延片可以实现本土供应。当然，从整体情况来说，供需失衡的情况还会是未来一段时间內的主流。

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