碳化硅功率半导体进入“上车”放量窗口期 协同降本提上日程

　　在新能源汽车渗透率稳步抬升的同时，头部车企对于碳化硅功率半导体试水的速度、广度和深度不断推进。多家车企及芯片类企业都向记者确认，经历了多年大投入之后，今年碳化硅功率半导体将正式进入“上车”放量窗口期，叠加光伏、电力等场景扩容，产业链企业商业化落地和规模化进程或将提速。

　　虽然市场产销两旺，但是我国碳化硅功率器件仍处于早期阶段，如何降低成本、稳定质量、提升良率，是国产碳化硅功率半导体在车上大规模应用的关键。业内认为，这一方面依赖于企业主体的技术创新，另一方面也有待芯片、模组、零部件和整车等产业链企业的多元协同。

　　功率半导体“放量年”

　　湖南三安半导体产业园，坐落着中国第一条、世界第三条碳化硅全产业链垂直整合超级工厂项目，仅参观走廊就超过两公里。透明玻璃窗内，长晶炉等设备无声运转，工人在各条产线加紧作业，机器人则进行着抛光等工序。

　　2020年，三安光电筹划在长沙成立子公司投资建设碳化硅等化合物第三代半导体的研发及产业化项目，包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链，投资总额160亿元。一期工程前年投产，如今6英寸碳化硅晶圆产能已经爬坡至20万片/年。

　　据湖南三安半导体销售副总经理张真榕介绍，公司订单量目前处于饱和状态，前两个月的销售额均达亿元级别。其中，新能源汽车功率半导体步入放量期，三安用于主驱的碳化硅功率半导体有望在今年四季度正式上车。

　　今年中国电动汽车百人会论坛上，英飞凌科技方面也透露，到2027年，融易新媒体，英飞凌第三代半导体碳化硅相对目前对比产能会是10倍左右的增加，目标是达成在2030年左右占有30%的市场份额。

　　天岳先进、天科合达、烁科晶体……都已经成为碳化硅半导体界的重要玩家。半导体定义汽车的时代，碳化硅在资本市场早已点燃。A股市场中第三代半导体概念公司已经超过80家，氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等都是其中的代表性材料。有机构预测，去年全球碳化硅器件市场规模43亿美元，2026年有望成长至89亿美元。

　　相较于美国的高比例，以及欧洲完整的产业链，国内碳化硅芯片类企业在技术和产能上存在差距。随着越来越多厂商的产能扩建和上车提速，差距也在加速缝合。

　　“汽车市场的结构性缺芯，国产化是破题办法之一。”奇瑞汽车研发总院芯片规划总监郭宇辉对记者解释说，“碳化硅芯片项目投资建设期需18-24个月，去年有许多碳化硅项目的投资，要2025年会释放产能，届时碳化硅功率半导体的紧缺状况或会缓解。”

　　在近年来陆续投产的多个碳化硅制造项目中，三安光电是国内首家实现SiC垂直整合产业链布局的公司，张真榕认为，这种模式有利于实现每个节点都能独立“做生意”，也可以构筑起较高的竞争门槛，并通过服务的“统包”相应市场需求。

　　功率半导体渐渐分野，IGBT和碳化硅(SiC)是两大主流路线。按业内共识，20万元以内的电动车通常会选用IGBT，20万元以上的电动车则倾向于碳化硅功率半导体。后者具有损耗小、耐高压、耐高温的特性，更为适配高端车型。

　　“我们认为，碳化硅功率半导体很可能走出类似LED的发展之路。”张真榕对记者表示，此前三安光电所主营的LED产业开始阶段价格高企，后来随着技术创新和规模化效应显现，逐步走入寻常百姓家。

　　破题降本提质

　　虽然市场产销两旺，但是我国碳化硅功率器件仍处于早期阶段。表征之一是目前成本依然偏高，进而限制了下游起量。

　　郭宇辉介绍，碳化硅器件的工艺要求高，成本达硅基器件的数倍。“现在碳化硅功率半导体的生产工艺还不够成熟，良率不太高。如何降低成本、稳定质量，是国产碳化硅功率半导体在车上大规模应用的关键所在。”

　　张真榕对此表示认可。“碳化硅衬底目前占碳化硅芯片成本的六成左右，降低衬底成本是重点。晶体质量、长晶效率、切磨抛损耗，则是衬底生产工艺需要攻克的三座大山。”

　　破题动力之一，来自于企业创新。近年来，天岳先进投资25亿元扩产6英寸导电型碳化硅衬底材料，露笑科技也推出定增募资25.67亿元用于大尺寸碳化硅衬底片等项目。张真榕认为，一方面通过技术创新，提高效率和良率；另一方面实现规模化生产；此外，还需要设备、材料国产化。

　　他举例说，碳化硅晶锭在长晶炉里15-20天长3.5厘米，如果长5厘米，效率将更高。目前，长晶炉等设备已实现国产化。未来三到五年窗口期，会给国内装备提供平等机会。