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财联社 08-14

新能源领域最有潜力芯片材料?安森美碳化硅营收翻倍 国内数十家车企开启应用大潮

掌握高性能新材料,正成为这轮新能源产业革命中企业制胜的关键——而碳化硅(SIC)作为电动车中的关键第三类半导体材料,因拥有更高的功率密度,引发车企和供应链重视以及布局。

近日,世界半导体巨头安森美在 Q2 业绩会上表示,预期 2022 年来自碳化硅产品的营收将为 2021 年的 3 倍。碳化硅的放量源于车厂们的大力采用,即将于 9 月上市的小鹏 G9 的一大卖点就是采用了 800V 碳化硅高压电驱平台。除小鹏外,特斯拉、比亚迪等头部的新能源车厂们都已在近两年陆续推出了使用碳化硅的车型,抢占碳化硅爆发先机。

在 8 月 9 日举办的 2022 集邦咨询第三代半导体前沿趋势研讨会上,Wolfspeed 中国区销售与市场副总裁张三岭表示,为应对不断增长的碳化硅市场需求,已占据全球碳化硅材料市场最大份额(>60%)的 Wolfspeed,也在加速碳化硅器件的研发和生产。

国内厂商方面,天岳先进 ( 688234.SH ) 、露笑科技 ( 002617.SZ ) 等企业的碳化硅项目亦不断有消息传来,但多位业内人士均向财联社记者表示,目前国内外技术差距仍大。泰科天润应用测试中心主任高远认为,目前国内还有 6 寸 8 寸的选择、制造工艺、主驱逆变器应用等多项难题待解。

碳化硅爆发进行时

Wolfspeed 中国区销售与市场副总裁张三岭认为,碳化硅供应的日趋丰富是近两年碳化硅加速放量的重要因素。

他表示,回溯五年,由于碳化硅品牌有限,工程师采用碳化硅会有风险,一旦供应、设计、器件可靠性等任何环节出了问题都是非常可怕的。而目前,国内外已经有了十余个知名碳化硅品牌,日趋丰富的市场供应必然会带来用户的大量增加、产量的大量增加,紧随其后的是成本的大幅下降。

据了解,相比于传统的硅基材料,碳化硅更适应高温、高压、高频率和大功率。以电动汽车为例,采用碳化硅芯片,将使电驱装置的体积缩小为五分之一,电动汽车行驶损耗降低 60% 以上,相同电池容量下里程数显著提高。

随着新能源、光伏等行业的高速发展,过去两年,国内外的碳化硅厂商如雨后春笋般冒出。不过,目前行业仍是海外厂商天下。Wolfspeed 在衬底及外延片方面仍占据着较大市场份额,下游的意法半导体、安森美、英飞凌等功率器件厂商则已签署大规模的供应订单,成为业绩的重要支撑。

在安森美近日举行的 Q2 业绩说明会上,CEO Hassan El-Khoury 表示与客户签订的长期供应协议(LTSA)会从 2022 年下半年起开始批量履约,推动 2022 年碳化硅营收较上一年增加超过一倍。而本季度市场反馈显示,客户需求爬坡速度超过预期,在二季度碳化硅业务的收入就已经实现环比增长 100%,而且预期 2022 年来自碳化硅产品的营收将为 2021 年的 3 倍。

行业的爆发,除去 " 入局 " 厂商越来越多的因素,张三岭还认为,各行各业都追求更高效率和更高功率密度与可靠性的融合,以充电桩为例,目前各行各业不做性能的革新就会永远被价格战挤压;此外,行业能效标准改变也是重要的影响条件。

未来,碳化硅仍被高度看好。法国市场调研机构 Yole 统计,2021 年碳化硅功率器件的市场规模约 10 亿美元,预计到 2025 年将超过 37 亿美元。

国内厂商发力

目前,入局碳化硅的国产厂商已经越来越多。

衬底材料方面,目前天岳先进、天科合达在国内相对领先;外延材料方面,瀚天天成、东莞天域比较突出;下游的功率器件厂商有时代电气 ( 688187.SH ) 、斯达半导 ( 603290.SH ) 、泰科天润等。

国内的 " 先驱者 " 们已经拥有了 6 英寸的量产实力。近期,天岳先进公告披露,与客户签署了时长三年的 6 英寸导电型碳化硅衬底产品销售合同,预计合同合计金额 13.93 亿元。

值得注意的是,此前天岳先进的产品以 4 英寸半绝缘型碳化硅衬底为主,此次 6 英寸的大规模出货被认为是公司的重大突破。

记者以投资者身份向其证券部了解到,此前公司因为战略的需求,所以半绝缘型产品多一些,目前则是因为是下游客户需要,向导电型多一些布局。

超芯星近期表示,公司 6 英寸碳化硅衬底顺利进入美国一流器件厂商。为满足国内外市场的订单,超芯星正在有序交货及稳步扩产,计划将 6-8 英寸碳化硅衬底的年产量提升至 150 万片。

年初,泰科天润的碳化硅芯片量产线已进入生产状态中,预期第一期年产 6 万片 6 英寸碳化硅功率芯片,预计 2023 年完成扩产至年产量 10 万片 6 英寸碳化硅功率芯片。

随着国产碳化硅的加速放量,目前碳化硅普及的最大阻碍——成本,有望解决。集邦咨询分析师龚瑞骄告诉财联社记者,降低成本有两个路径,一是大规模的扩产来扩大生产规模,另外一个就是在芯片端良率的提升,提升质量是最主要的降低成本方法。

国产化道阻且长

即使国内入局者越来越多,但是碳化硅国产化仍有诸多难题。可以观察发现,国内目前的碳化硅进程还停留在 6 英寸阶段。

一位碳化硅专家也告诉财联社记者,国内碳化硅想从 6 寸到 8 寸发展,衬底制造难度是有挑战的,国内能否提供 8 寸衬底是关键。但实际上,目前国产 6 寸衬底有效供应不足,外延设备、晶圆制造核心设备亦以海外为主。

除 6 寸与 8 寸的选择外,在本次大会上,泰科天润应用测试中心主任高远也分享了国产碳化硅芯片项目面临的一些实际问题。

首先是晶圆厂的资金和时间。高远表示,一座晶圆厂的建设成本包括厂房建设、设备购买及维护、人工、折旧费等,成本非常高,需要持续投入。

芯片巨头英特尔曾透露,通常来说建造一座新的晶圆厂,成本大概需要 100 亿美元。根据 SEMI 的 World Fab 数据,2022 年全球前端设施的晶圆厂设备支出预计将同比增长 10%,达到超过 980 亿美元的历史新高。在晶圆投资海洋中,有多少项目能够真正落地?对于初创企业来说,能否熬过没有收益的验证期?

在产品生产过程中,作为新兴材料,碳化硅的制造工艺需要重新研究。高远表示 " 现在瓶颈卡在我们对材料的认知不够,做出来的仿真和做出来的器件缺位比较大,现阶段芯片在工艺上还是瓶颈。"

在应用端,亦存在困境。高远表示,在主驱逆变器上的应用是碳化硅器件的主战场,国产器件需要在工业领域、OBC、车载 DC-DC 充分验证后才能放心上主驱逆变器,预计还需要 3-5 年时间。验证成功后,品控、交付、产能都是需要一步一步攻克的问题。

此外,高远还认为半导体行业的发展模式、二极管市场饱和等都是对国产厂商的考验。

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