这一轮碳化硅战略机遇期，中国企业不能“缺席”

    市调机构Straits Research近日发布的一份研究报告显示，2022年全球碳化硅晶圆市场规模已达8.19亿美元，2031年将增长至29.49亿美元，年复合增长率为15.30%，远超半导体行业的整体增速。碳化硅器件应用面迅速扩大，供应持续吃紧，吸引越来越多企业大举投入。目前的碳化硅产业仍以美、日、欧洲企业为主导，中国大陆厂商也在积极布局，已有超过50家国内企业宣布以不同的形式涉足。面对这一轮碳化硅发展战略机遇期，中国企业不能“缺席”。
    碳化硅材料具备耐高压和高频性质，能在高温环境下稳定运行，电能消耗更少、散热性能更佳，十分适合制造电动车、5G通信、太阳能光伏等行业所需功率半导体器件。有观点甚至认为碳化硅将是超越摩尔定律，推进半导体产业持续发展的关键技术之一。
    近年来，国际上几家碳化硅龙头大厂均有新的扩产计划。最大的碳化硅晶圆厂Wolfspeed日前宣布，计划与汽车零部件供应商采埃孚合作，投资30亿美元在德国萨尔州建设半导体厂；日本材料制造商Resonac（原昭和电工）将在2026年前把碳化硅晶圆产能提高到5万片/月，为目前产能的5倍。安森美总裁Hassane EI-Khoury表示，2023年安森美最大的增长将来自于碳化硅在电动车市场的增长，未来3年碳化硅收入预计达到40亿美元。
    衬底材料是碳化硅产业中最具挑战性的环节。碳化硅衬底既硬且脆，切割、研磨、抛光的难度都很高，这导致加工过程中更容易产生废品，降低良品率。目前国际碳化硅大厂多在筹划将碳化硅晶圆从6英寸转向8英寸。而如何克服8英寸衬底难关成为衡量碳化硅产业的重要指标。
    盘点近年来碳化硅的主要投资项目。Wolfspeed于2022年4月启动全球第一座8英寸碳化硅晶圆厂，2023年2月再次宣布计划于德国萨尔州建设一座8英寸碳化硅工厂。另一家碳化硅大厂Coherent（原Ⅱ-Ⅵ）公司在2015年7月展示了8英寸导电型碳化硅衬底，2022年3月宣布将在美国伊斯顿扩大6英寸和8英寸碳化硅衬底和芯片生产。日本半导体厂商罗姆于2009年收购德国SiCrystal公司后，预计将于2023年开始量产8英寸碳化硅衬底。德国功率半导体厂商英飞凌计划在2023年开始量产8英寸衬底，2025年量产8英寸碳化硅器件。可以看出，国际碳化硅巨头纷纷加快了在8英寸碳化硅上的布局。
    这些年中国大陆厂商也在积极发展8英寸碳化硅晶圆。资料显示，烁科晶体于2022年1月实现8英寸N型碳化硅抛光片的小批量生产。天科合达2020年开展8英寸导电型碳化硅单晶衬底的研发，计划在2023年实现8英寸衬底产品的小规模量产。科友半导体于2022年10月在6英寸碳化硅晶体厚度上实现40毫米的突破，后又在12月份宣布，通过自主设计制造的电阻长晶炉产出直径超过8英寸的碳化硅单晶。2020年天岳先进启动8英寸碳化硅衬底的研发，但目前尚未达到量产程度。晶盛机电在2022年8月宣布首颗N型SiC晶体成功出炉，预计2023年第二季度将实现小批量生产。
    可以看到，在碳化硅领域我国企业已取得了较大进步，从4英寸到6英寸，再到8英寸，代际差距不断缩小。国际上4英寸碳化硅衬底量产时间相比国内早10年以上；6英寸则大致早7年;8英寸时代差距有望进一步缩小。
    不过有一点应该注意，很多国际企业将8英寸碳化硅衬底的量产节点就定在今年。中国企业虽然也在8英寸衬底的开发上取得进展，但“小批量生产”与“量产”是不同的，二者在良率、成本上有着极大的差别。此外，我国企业对来自欧美、日本的碳化硅设备仍有很大依赖。
    但是中国企业只要持续努力，是有机会在这一轮碳化硅发展热潮中追赶上国际先进水平的。正如第三代半导体技术创新联盟副理事长兼秘书长杨富华在论坛发言时指出，中国宽禁带半导体产业正迎来战略机遇期。目前，新型电力系统、高铁、新能源汽车、5G/6G通信、半导体照明及超越照明、工业电机及消费电子等市场已启动，应用需求将大大驱动技术创新。如今，中国在宽禁带半导体领域已经有了一定的技术储备，且国际半导体产业和装备巨头还未形成专利、标准和规模的垄断，中国与国际先进水平差距不大。