2022行业观察丨碳化硅大跨步:扩产旺盛有望搅动格局 产业链密集联合

骆轶琪2023-01-20 16:37

在火热的化合物半导体市场,碳化硅(SiC)领域正掀起尤为旺盛的收并购和扩产浪潮。

2022年算是浓墨重彩的一年。年初以头部衬底厂商Wolfspeed(前身为Cree)宣布开始运营8英寸碳化硅晶圆厂,意法半导体(ST)也在积极推进8英寸衬底研发量产,由此进一步牵引行业向8英寸衬底探索。

同时,头部碳化硅产业链厂商都积极开启了向外收并购亦或合作步伐,诸如意法半导体与Soitec在碳化硅衬底制造技术开展合作,此前较多聚焦氮化镓的厂商纳微半导体宣布收购GeneSic等。

TrendForce集邦咨询分析师龚瑞骄对21世纪经济报道记者分析,“这几年碳化硅产业的并购动作确实不少,这主要缘于国际大厂想要更完整地控制供应链,特别是对上游材料的争夺。当然,频繁的并购动作也体现了市场对碳化硅发展潜力的认可。”

相比之下,同属备受瞩目的化合物半导体材料,氮化镓领域则表现相对平淡。龚瑞骄认为,这是由于氮化镓功率半导体市场仍处于起步阶段,以专注于此的中小型厂商较为活跃,而国际IDM大厂仍将更多注意力给予了碳化硅。

越来越旺盛的电动车发展浪潮正对碳化硅应用有更多期待,这也是碳化硅目前最大的应用市场。而碳化硅的宽禁带、耐高温高压特性,令其在工控、光伏、储能等领域都有替代硅基产品的空间。

据分析机构Yole预测,硅基材料器件未来仍将占据半导体市场的主导地位,预计未来市场渗透率仍超过80%(此前长期超过90%)。第三代半导体材料渗透率将会逐年攀升,整体渗透率预计于2024年超过10%,其中碳化硅的市场渗透率有望接近10%,氮化硅的渗透率将达到3%。

积极扩产

如果说此前行业间还在思考是否需要那么着急从6英寸迈入8英寸碳化硅衬底领域,随着头部厂商的积极迈步,这一趋势变得更加明显。

其中份额最大的Wolfspeed对于8英寸的研发时间更长久,且正在积极扩产。有业内人士对21世纪经济报道记者分析,得益于先进的自动化生产设备和长期投入积累,Wolfspeed已经实现8英寸碳化硅衬底的产线良率有较大幅度提升,因此国内也应积极投入对8英寸碳化硅的布局。

在此前的业绩交流会上,Wolfspeed高管也指出,功率器件产品线的需求增长大大超过预期,预计2022年和2023年为采用碳化硅的拐点,并从2024年开始加速增长。但目前看显然远远提前于计划,造成了供需不匹配。目前碳化硅在电动汽车中的应用非常广泛,在工业和射频基础应用中也有少量导入。

面对如此快速成长的需求,积极扩产成为当年头部厂商的关键词之一。

目前在碳化硅衬底方面,Wolfspeed以60%的市场份额占据绝对主导地位,但随着后来者积极参与竞争,这种格局或许存在变化空间。诸如ST对8英寸晶圆的积极推进,其在2022年底还宣布与碳化硅晶圆头部公司Soitec合作引进晶圆制造技术;Ⅱ-Ⅵ(已更名Coherent)、罗姆等也在积极扩充产能。器件领域,英飞凌、安森美等头部厂商也在年初即提出大幅度扩产计划。

龚瑞骄认为,短期来看,Wolfspeed将会持续领导碳化硅衬底市场的发展。但值得注意的是,随着其他厂商的迅速跟进,以及材料制备工艺的多元化发展,未来市场格局仍充满变数。

针对竞争者问题,Wolfspeed此前也表示,该公司的碳化硅材料客户中大多数都有计划尝试开发自己的衬底,这源于对近十年内碳化硅市场会供不应求的预判。

旺盛的需求碰上积极的扩产动作,短期内应该也还不用担心面临产能过剩问题。此前安森美高层公开表示,预计5-10年碳化硅市场依然将比较紧缺,这也是公司持续扩充产能的动力所在。Wolfspeed也认为,需求显然超过了供应,当前硅基半导体行业处在周期性衰退,碳化硅则有长期发展前景。

龚瑞骄对记者指出,从下游需求来看,在新能源汽车和工业市场的强力驱动下,碳化硅产业在未来三到五年内仍然会维持产能紧张态势,因此短期内尚不用担心产能过剩情况。

产业链聚合

不只是厂商自身的产能扩张,放眼这几年间,碳化硅产业链环节也在积极向外扩充能力。

安森美是其中对碳化硅尤为重视的厂商之一。2021年末,其收购碳化硅生产商GTAT后,已经实现从碳化硅衬底到封装的全产业链能力覆盖。

东吴证券就指出,随着安森美转变策略all in碳化硅,积极扩产并垂直整合产业链,覆盖第三代半导体全制造,测算预计安森美2024-2025年有望在全球碳化硅器件市场实现超20%的市场份额。

此前根据Yole统计,2021年全球碳化硅器件龙头为意法半导体37%的市占率,英飞凌、Wolfspeed、罗姆次之,安森美彼时市占率为7%,因此该机构认为其排名将持续上升。

产业链之间的合作愈发频密,如前述ST与Soitect的合作,Coherent与英飞凌签订碳化硅晶圆供应协议;鸿海集团入股盛新材料,深化对碳化硅衬底布局等。

作为半导体行业中积淀相对“年轻”的领域,碳化硅被公认是国内与海外相差相对较小的半导体材料,因此国内产业链也在积极投入发展。

据化合物半导体市场不完全统计,2022年新立项/签约的碳化硅项目已超20个,总投资规模超过476亿,其中投资额超过50亿的项目有6个。

广东在碳化硅领域也形成了一定的产业聚合、产学研联动特征。诸如南砂晶圆和山东大学的合作、中镓半导体与北京大学宽禁带半导体研究中心合作等。广州南沙则聚合了芯粤能、芯聚能、南砂晶圆、联晶等多个碳化硅产业链厂商。

CINNO Research半导体事业部总经理Elvis Hsu对21世纪经济报道记者指出,SiC MOSFET相较于硅基MOSFET,其优势在于低电阻、低损耗、耐高温、耐高压尤其是1200V以上,切换速度更快,以及具有更小的芯片面积。无论是在电机驱动、车载充电、或电源转换及充电系统,均比硅基MOSFET有强大的优势。碳化硅功率器件主要应用领域包含电动汽车、电力供应、光伏、以及航天军工等,而中国是全球最大的电动汽车市场,已成为SiC器件市场增长的主要驱动力,随着SiC产能扩张出量,成本得以有效降低,势必加速在新能源汽车的渗透率。国内公司如山东天岳先进、华润微、三安光电、扬杰科技等,有望迎来国产应用发展的甜蜜点。

来源:21世纪经济报道

作者:骆轶琪

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