“2022年全球和中國汽車IGBT和SiC研究報(bào)告”報(bào)告預(yù)測(cè)，2025年，中國車用SiC市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到129.9億元，年均增長(zhǎng)率保持在97.2%。

具有耐高壓、耐高頻特性的碳化硅（SiC）器件在新能源汽車中的應(yīng)用越來越多。目前，SiC器件常用于主驅(qū)動(dòng)逆變器、OBC（車載充電器）、DC-DC車載電源轉(zhuǎn)換器和大功率DCDC充電設(shè)備。

SiC器件尺寸緊湊，可以大大降低新能源汽車的功率損耗，使其在200℃高溫下仍能正常工作。微型輕量化的 SiC 器件還可以減少因車輛本身重量而導(dǎo)致的能耗。
 

據(jù)悉，相比主流的第一代半導(dǎo)體——硅材料，碳化硅的禁帶寬度是硅的3倍；導(dǎo)熱率為硅的4-5倍；擊穿電壓為硅的8-10倍；電子飽和漂移速率為硅的2-3倍。

碳化硅晶體材料應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：

碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈

據(jù)估計(jì)，2022年中國車用SiC基板需求量約為16.9億元人民幣。由于新能源汽車市場(chǎng)的增長(zhǎng)和SiC產(chǎn)品的廣泛采用，2025年中國車用SiC基板市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到129.9億元人民幣，顯示 97.2% 的年均增長(zhǎng)率。

投資銀行 Canaccord Genuity 估計(jì)，碳化硅晶圓產(chǎn)能將從 2021 年的 12.5 萬片 6 英寸晶圓增加到 2030 年超過 400 萬片 6 英寸等效晶圓，以滿足電動(dòng)汽車市場(chǎng)的需求。

碳化硅襯底正在取代更多的汽車硅基 IGBT。從SiC器件成本結(jié)構(gòu)（基板46%、外延片23%、模塊20%）可以看出，2025年中國新能源汽車SiC器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到282.4億元，
 

Needham 分析師 Rajvindra Gill 在最近給客戶的一份報(bào)告中表示，碳化硅“有可能徹底改變多個(gè)市場(chǎng)”。他還指出，電動(dòng)汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施是推動(dòng)采用碳化硅芯片的大趨勢(shì)。

“對(duì)于特斯拉等公司而言，更小的外形尺寸（更長(zhǎng)的 10% 范圍）和更高的電壓（充電速度加快 50%）所帶來的效率提升超過了 SiC 晶圓的更高成本，”Gill 說。他說，特斯拉目前從 STMicro 采購其 SiC 功率芯片，但可能會(huì)將 Onsemi 作為第二個(gè)來源。

Gill 估計(jì)，電動(dòng)汽車的碳化硅芯片收入將從今年的 12 億美元增至 2030 年的 144 億美元。

與此同時(shí)，主要的碳化硅芯片制造商正在積極投資新工廠來制造 SiC 晶圓和器件。

國外供應(yīng)商正在布局6英寸到8英寸的基板，中國公司4英寸到6英寸。

碳化硅供應(yīng)商是需求旺盛時(shí)期最忙碌的參與者。

意法半導(dǎo)體：2018年以來，來自特斯拉的需求推動(dòng)意法半導(dǎo)體650V SiC MOSFET訂單激增。2022年6月，供應(yīng)商投資2.44億美元在摩洛哥新建SiC生產(chǎn)線，獨(dú)家供應(yīng)特斯拉。

博世：2021年10月至2022年7月，博世共投資8億歐元擴(kuò)建半導(dǎo)體產(chǎn)能和SiC無塵室，希望成為全球領(lǐng)先的電動(dòng)汽車用SiC芯片供應(yīng)商。

安森美半導(dǎo)體：自 2021 年起，安森美半導(dǎo)體為梅賽德斯-奔馳 EQ 車隊(duì)提供逆變器 SiC 模塊。還將為奔馳VISION EQXX概念車提供SiC產(chǎn)品（2024年SOP）。基于對(duì)市場(chǎng)的樂觀估計(jì)，安森美半導(dǎo)體于 2022 年 7 月在日本京畿道富川市建立了新的研究中心和晶圓制造廠。供應(yīng)商預(yù)計(jì)其 SiC 產(chǎn)品將在 2023 年貢獻(xiàn) 10 億美元和 2 美元的收入。2024年6億。

此外，還有羅姆、英飛凌、恩智浦、瑞薩電子、Wolfspeed等一眾國外優(yōu)質(zhì)企業(yè)在此布局。

比亞迪半導(dǎo)體：2022年6月，比亞迪半導(dǎo)體推出1200V 1040A SiC功率模塊，在不改變?cè)蟹庋b尺寸的情況下，功率提升近30%。根據(jù)比亞迪的規(guī)劃，到2023年，其旗下所有電動(dòng)汽車都將使用碳化硅功率半導(dǎo)體，而不是硅基IGBT。

三安光電：2021年6月，湖南半導(dǎo)體基地投產(chǎn)，為比亞迪提供車載充電器用碳化硅。此外，2022年2月，三安光電與理想汽車成立合資公司，研究碳化硅技術(shù)，拓展碳化硅市場(chǎng)。

同光半導(dǎo)體：2021年12月29日，合成光半導(dǎo)體與長(zhǎng)城汽車簽署戰(zhàn)略投資協(xié)議，合成光半導(dǎo)體將為長(zhǎng)城汽車的機(jī)甲龍車型提供碳化硅產(chǎn)品。隨后的一系列模型也將主要使用 SiC 產(chǎn)品。

此外，國內(nèi)還有一些布局包括碳化硅在內(nèi)的第三代半導(dǎo)體的企業(yè)，在紛紛加速布局之中。

從供應(yīng)商布局來看，中國企業(yè)與國外同行仍有較大差異：

國外企業(yè)已實(shí)現(xiàn)6英寸基板量產(chǎn)，正在布局8英寸產(chǎn)品；中國企業(yè)正處于4到6英寸階段。

國外產(chǎn)業(yè)鏈更加完整。例如，Wolfspeed、安森美、意法半導(dǎo)體等已經(jīng)構(gòu)建了“SiC襯底-外延片-器件-模組”的垂直供應(yīng)體系，而中國玩家仍停留在產(chǎn)業(yè)鏈的一個(gè)環(huán)節(jié)。

未來，為滿足市場(chǎng)需求，獲得更多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，中國供應(yīng)商除了生產(chǎn)線建設(shè)外，還需要解決產(chǎn)業(yè)鏈擴(kuò)張、車規(guī)級(jí)SiC MOSFET研發(fā)、批量制造能力、良率提升等問題。

電動(dòng)汽車的增長(zhǎng)正在推動(dòng)對(duì)下一代功率半導(dǎo)體的需求，尤其是那些由碳化硅制成的半導(dǎo)體。這激發(fā)了碳化硅芯片制造商的興趣，例如安森美半導(dǎo)體和Wolfspeed 。

與傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體相比，碳化硅半導(dǎo)體可以在更高的電壓、溫度和頻率下工作。這使它們成為電動(dòng)汽車、太陽能轉(zhuǎn)換、5G 無線、航空航天和其他應(yīng)用的更好選擇。

此外，碳化硅或 SiC 芯片的最大初始市場(chǎng)是電動(dòng)汽車。碳化硅芯片為電動(dòng)汽車提供更快的充電速度和更長(zhǎng)的續(xù)航里程。

投資銀行 Canaccord Genuity 估計(jì)，碳化硅晶圓產(chǎn)能將從 2021 年的 12.5 萬片 6 英寸晶圓增加到 2030 年超過 400 萬片 6 英寸等效晶圓，以滿足電動(dòng)汽車市場(chǎng)的需求。

主要的碳化硅芯片制造商包括英飛凌、Onsemi、羅姆半導(dǎo)體、意法半導(dǎo)體和 Wolfspeed。

Cowen 分析師 Matthew Ramsay 最近提高了他對(duì)碳化硅芯片市場(chǎng)的估計(jì)，并指出“供應(yīng)方和需求方面的強(qiáng)勁勢(shì)頭”。他現(xiàn)在預(yù)計(jì) 2026 年碳化硅器件的銷售額為 71 億美元，而他之前估計(jì)為 54 億美元。此外，他估計(jì) 2022 年碳化硅芯片的銷售額為 22 億美元，高于 2021 年的 17 億美元。

“投資者對(duì)新興碳化硅市場(chǎng)的興趣和關(guān)注度繼續(xù)以幾乎與 TAM（總可尋址市場(chǎng)）一樣快的速度增長(zhǎng)，”拉姆齊在給客戶的一份報(bào)告中說。“碳化硅似乎在一夜之間從深?yuàn)W變成了必需品。”

Ramsay 表示，至少在本世紀(jì)下半葉之前，對(duì) SiC 芯片的需求可能會(huì)超過供應(yīng)。

Needham 分析師 Rajvindra Gill 在最近給客戶的一份報(bào)告中表示，碳化硅“有可能徹底改變多個(gè)市場(chǎng)”。他還指出，電動(dòng)汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施是推動(dòng)采用碳化硅芯片的大趨勢(shì)。

“對(duì)于特斯拉等公司而言，更小的外形尺寸（更長(zhǎng)的 10% 范圍）和更高的電壓（充電速度加快 50%）所帶來的效率提升超過了 SiC 晶圓的更高成本，”Gill 說。他說，特斯拉目前從 STMicro 采購其 SiC 功率芯片，但可能會(huì)將 Onsemi 作為第二個(gè)來源。

Gill 估計(jì)，電動(dòng)汽車的碳化硅芯片收入將從今年的 12 億美元增至 2030 年的 144 億美元。

與此同時(shí)，主要的碳化硅芯片制造商正在積極投資新工廠來制造 SiC 晶圓和器件。

對(duì) SiC 芯片的興趣激增，特別是因?yàn)樗鼈冊(cè)诳焖俪潆?、電池供電的電?dòng)汽車中的實(shí)用性。芯片制造商紛紛做出回應(yīng)，增加碳化硅產(chǎn)能并開設(shè)新工廠。像CHIPS+ 法案這樣的政府財(cái)政激勵(lì)措施是對(duì)公司投資用于工業(yè)和汽車應(yīng)用的功率半導(dǎo)體的額外刺激。

繼今年早些時(shí)候在紐約馬西開設(shè) Wolfspeed 的莫霍克谷工廠后，該公司最近宣布再次擴(kuò)建到附近的達(dá)勒姆工廠。新工廠位于北卡羅來納州查塔姆縣。Wolfspeed 打算在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn) 200 毫米 SiC 晶圓。

在距離達(dá)勒姆僅 40 英里的 445 英畝土地上，第一筆 13 億美元的投資計(jì)劃于 2024 年進(jìn)行。到 2030 年，總投資可能達(dá)到 50 億美元，創(chuàng)造 1,800 個(gè)新工作崗位。該設(shè)施最終將在占地 445 英畝的場(chǎng)地上占地 100 萬平方英尺，使其成為世界上最大的 SiC 材料設(shè)施。

先進(jìn)半導(dǎo)體制造的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者希望通過 CHIPS+ 法案的資金支持其新成立的業(yè)務(wù)。除了獲得當(dāng)?shù)卣耐顿Y外，Wolfspeed 還通過 Wolfspeed 捐贈(zèng)學(xué)者計(jì)劃獲得了北卡羅來納州農(nóng)業(yè)技術(shù)州立大學(xué)的本地人才和專業(yè)知識(shí)，該計(jì)劃于 2020 年開始，為期兩年。

另一家希望加強(qiáng)其供應(yīng)鏈彈性的公司是意法半導(dǎo)體，據(jù) EE Power 稱，該公司剛剛宣布在意大利西西里島的卡塔尼亞開設(shè)一家新的 200 毫米晶圓廠。

意法半導(dǎo)體歐洲工廠背后的理念不僅是制造需求量大的 200 毫米芯片，而且還通過基于溝槽技術(shù)生產(chǎn)具有新厚度和外延的 SiC 晶圓來重塑制造技術(shù)。

雖然 ST 主要依賴外包碳化硅，但新西西里工廠的目的是開發(fā)內(nèi)包做法，以減少增長(zhǎng)過程對(duì)外部供應(yīng)商的依賴。

與其他半導(dǎo)體制造商一樣，ST 與當(dāng)?shù)亟逃ぷ髡撸ㄔ诒纠袨榭ㄋ醽喆髮W(xué)）合作，建立一個(gè)由工程師和學(xué)生共同研究先進(jìn)電力電子 的指導(dǎo)和教育社區(qū)。

據(jù) TheElec 報(bào)道，總部位于韓國的 SK Siltron 宣布即將在密歇根州貝城開設(shè) SiC 晶圓廠 ，并計(jì)劃增加 6 英寸 SiC 晶圓的產(chǎn)量。2020年，SK Siltron收購了杜邦的SiC晶圓業(yè)務(wù)。SK Siltron 計(jì)劃到 2023 年擴(kuò)大到 8 英寸用于電力電子的晶圓和 120,000 片 6 英寸 SiC 晶圓。

SK Siltron 將使用新設(shè)施熔化硅，將其生長(zhǎng)成硅錠，并將所得材料切割成晶圓。 

新罕布什爾州哈德遜市將成為Onsemi 新 SiC 工廠的所在地，該工廠將采用垂直整合的制造工藝。onsemi 聲稱，這個(gè)新設(shè)施將幫助其將端到端的電力電子解決方案推向市場(chǎng)——從采購原材料到制造可銷售的全封裝 SiC 器件。onsemi 計(jì)劃在未來五年內(nèi)擴(kuò)大其基板產(chǎn)能并投資 40 億美元，以建立一個(gè)彈性的電動(dòng)汽車供應(yīng)鏈。