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“价格战”开打? 我国碳化硅衬底行业产能或将过剩 市场将迈入8英寸时代

1、碳化硅衬底概述

根据观研报告网发布的《中国碳化硅衬底行业发展趋势分析与未来前景预测报告(2024-2031年)》显示,SiC(碳化硅)是一种由硅(Si)和碳(C)构成的化合物半导体材料。SiC的优点不仅在于其绝缘击穿场强(Breakdown Field)是Si的10 倍,带隙(Energy Gap)是Si的3倍,而且在器件制造时可以在较宽的范围内实现必要的P型、N型控制,所以被认为是一种超越Si极限的用于制造功率器件的材料。

衬底是指沿特定的结晶方向将晶体切割、研磨、抛光,得到具有特定晶面和适当电学、光学和机械特性,用于生长外延层的洁净单晶圆薄片。碳化硅衬底是新近发展的宽禁带半导体的核心材料,以其制作的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射等特点,具有开关速度快、效率高的优势,可大幅降低产品功耗、提高能量转换效率并减小产品体积。按照电学性能的不同,碳化硅衬底可分为半绝缘型碳化硅衬底和导电型碳化硅衬底两类,这两类衬底经外延生长后分明用于制造功率器件、射频器件等分立器件。

碳化硅衬底的种类

<strong>碳化硅衬底的种类</strong>

资料来源:观研天下整理

2、碳化硅衬底行业产能扩大,“价格战”开打?

近年来,中国碳化硅衬底行业产能扩大。数据显示,2023年全球折合6英寸导电型SiC衬底产能将达到2100Kpcs,同比增长96%,预计2026年将增加至5690Kpcs,2023-2026年CAGR达39%;2023年,我国碳化硅衬底的折合6英寸销量已超过100万片,许多厂商的产能爬坡速度超过预期,产能占全球产能的42%,预计2026年我国6英寸碳化硅衬底产能将占全球产能的50%左右。

近年来,中国碳化硅衬底行业产能扩大。数据显示,2023年全球折合6英寸导电型SiC衬底产能将达到2100Kpcs,同比增长96%,预计2026年将增加至5690Kpcs,2023-2026年CAGR达39%;2023年,我国碳化硅衬底的折合6英寸销量已超过100万片,许多厂商的产能爬坡速度超过预期,产能占全球产能的42%,预计2026年我国6英寸碳化硅衬底产能将占全球产能的50%左右。

数据来源:观研天下整理

这也进一步反映出市场对碳化硅衬底行业强烈需求。不过,由于害怕晶圆厂商或者下游电动汽车终端用户的订单无法充分消化产能,我国碳化硅衬底市场价格逐渐下降。

根据相关资料可知,之前国内6英寸碳化硅衬底通常比国际供应商的报价低5%左右,但是近期价格差异已经扩大至30%。因此,有供应链从业者担心,由于国内在碳化硅长晶、衬底等领域的厂商众多,如果有人率先掀起降价模式,恐怕将会迫使越来越多厂商跟进,进而引发碳化硅衬底的价格战。

碳化硅器件成本主要集中在衬底和外延,根据数据,两者占成本比例合计70%。其中,衬底制造技术壁垒最高,成本占比高达47%,是最核心环节。

碳化硅器件成本主要集中在衬底和外延,根据数据,两者占成本比例合计70%。其中,衬底制造技术壁垒最高,成本占比高达47%,是最核心环节。

资料来源:观研天下整理

当前,碳化硅从生产到应用的全流程历时较长。以碳化硅功率器件为例,从单晶生长到形成衬底需要耗时1个月,从外延生长到晶圆前后段加工完成需要耗时6-12个月,从器件制造再到上车验证更是需要1-2年时间,对于碳化硅功率器件IDM厂商而言,从工业设计、应用等环节转化为收入增长的周期非常漫长,汽车行业一般需要4-5年之久。

对于碳化硅未来,有业内人士表示,汽车是碳化硅最主要的应用市场之一,当主机厂降本压力与日俱增,碳化硅器件厂商也难逃控本的命运。同时,碳化硅器件上游的衬底与外延等产业链各环节也将面临技术革新和“价格战”的挑战。

此外,电动汽车作为SiC功率器件核心应用下游,市场占比逐年提升。有相关资料可知,车用SiC功率器件占总市场比例将由2021年的63%增加至2027年的79%,其次为工业和新能源领域,占比分别为9%和7%。而随着全球电动汽车市场需求的疲软,碳化硅需求有所缩减,供应厂商们为抢夺订单,不断降低价格。由此可见,产能持续扩大及下游需求疲软双重因素影响下,碳化硅衬底行业价格战打响。

此外,电动汽车作为SiC功率器件核心应用下游,市场占比逐年提升。有相关资料可知,车用SiC功率器件占总市场比例将由2021年的63%增加至2027年的79%,其次为工业和新能源领域,占比分别为9%和7%。而随着全球电动汽车市场需求的疲软,碳化硅需求有所缩减,供应厂商们为抢夺订单,不断降低价格。由此可见,产能持续扩大及下游需求疲软双重因素影响下,碳化硅衬底行业价格战打响。

数据来源:观研天下整理

3、碳化硅衬底产能有可能过剩,企业该如何破局

近年来,国内外的Wolfspeed、英飞凌、意法半导体,还是罗姆、安森美等厂商以各种方式,拼命扩大产能,并积极寻求更多长期合作伙伴,建立更为完全的产业链。根据相关资料可知,目前,全球已有27家企业实现8英寸SiC单晶生长的研发突破,其中包括17家中国企业。据不完全统计,国际厂商去年一年贡献6英寸碳化硅衬底产能超过200万片。

而随着衬底材料技术不断突破,全球各大碳化硅相关厂商正疯狂发力碳化硅。那么,未来碳化硅会不会过剩?实际上,当前,碳化硅衬底正进入产能和价格拼杀阶段,未来行业新一轮洗牌即将来临,技术、良率、价格将成为竞争的关键。

目前,6英寸晶圆占据碳化硅市场主流,未来8英寸将迎来一场大战,2024年碳化硅衬底市场只会更卷!那么,国产厂商如何破局?

事实上,目前国内有10家企业和机构在研发8英寸衬底,包含烁科晶体、晶盛机电、天岳先进、南砂晶圆、同光股份、中科院物理所、山东大学、天科合达、科友半导体、乾晶半导体等。而Wolfspeed、ROHM、英飞凌、ST等国际碳化硅大厂已迈入8英寸。不过,幸好的是意法和三安光电的合作主要集中在8英寸,英飞凌与两家国产SiC企业签订长约也表明未来将向8英寸进发,这有助于我国在碳化硅进展上加速赶上国际步伐。

未来,国产厂商要打破内卷怪圈可以从以下几方面入手:

国产碳化硅衬底企业破局方式

<strong>国产碳化硅衬底企业破局方式</strong>

资料来源:观研天下整理

4、碳化硅衬底行业将迈入8英寸时代

国产碳化硅领域也正在取得阶段性突破和进展,如意法半导体与三安光电成立了一家合资制造厂,进行8英寸碳化硅器件大规模量产。为满足该合资厂的衬底需求,三安光电也将利用自有衬底工艺,单独建造和运营一个新的8英寸碳化硅衬底制造厂。

重点SiC衬底厂商与器件制造原厂供应和合作情况

类别

衬底厂商

时间

器件厂商

合作内容

合作金额

供应产品

海外

Wolfspeed

2018

Infineon

WolfspeedInfineon签订6英寸SiC晶圆长期供应协议

-

SiC衬底及外延片

2019

ST

WolfspeedST签订6英寸SiC晶圆长期供应协议

2.5亿美元

SiC衬底

2019

ST

双方扩大现有6英寸SiC晶圆供应协议

>5亿美元

SiC衬底

2022

-

协议批量供应6英寸SiC裸晶圆和外延晶圆

2.25亿美元

SIC衬底及外延片

2022

TE

双方就电动汽车能源管理达成合作

-

SiCMOSFET

Coherent

2022

东莞天域

双方签订6英寸SiC基片合作合同

1亿美元

SiC衬底

2022

Infineon

Coherent(原II-VI)与Infineon签订6英寸SiC衬底合作协议

-

SiC衬底

ROHM

2020

STROHM

通过子公司SiCrystal签订SiC晶圆供应协议

1.2亿美元

SiC衬底

2022

赛米控

ROHM4SiCMOS将被应用在赛米控车规级功率模块

-

SiCMOSFET

ONSemi

2020

Infineon

ONSemi子公司GTATInfineon签订为期5SiC晶棒供货协议

-

SiC衬底

SKSiltron

2023

Qorvo

双方签订SiC芯片与外延片的长期供应协议

-

SiC衬底及外延片

ST

2019

Norstel

ST完成对SiC晶圆制造商Norstel的整体收购

1.4亿美元

SiC衬底及外延片

2022

赛米控

ST与赛米控就电动汽车eMPACK功率模块签订4年合作协议

10亿欧元

SiC衬底及器件

Resonac

2023

Infineon

ResonacInfineon签订多年SiC材料供应与合作协议

-

SiC衬底

国内

天科合达

2023

Infineon

Infineon签订6英寸SiC晶圆和晶锭供应协议

-

SiC衬底

天岳先进

2023

Infineon

Infineon签订6英寸SiC晶圆和晶锭供应协议

-

SiC衬底

2023

-

2024-2026年将向F客户销售碳化硅产品

8亿人民币

SiC产品

东尼电子

2023

-

2023-2025年将向T客户交付共计93.5万片6英寸SiC衬底

数十亿人民币

SiC衬底

三安光电

2023

ST

子公司湖南三安与ST在重庆设立合资公司并制造SiC外延、芯片独家销售给ST

32亿美元

SiC外延、芯片

资料来源:观研天下整理

由此可见,我国碳化硅衬底行业将迈向8英寸时代,也成为市场破局关键点。在量产上车方面,国内SiC器件厂商已经开始崭露头角,但国产碳化硅功率半导体真正有效产出、达到高质量标准的产品还不多,中低端碳化硅功率半导体存在产能过剩风险和内卷现象,所以企业在发展过程中要提升差异化优势,与市场需求相结合,避免产能盲目扩张。(WYD)

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