【电脑报于线】半导体质料颠末几十年的成长，第一代硅质料半导体已经经靠近完善晶体，对于在硅质料的研究也很是透辟。

半导体质料颠末几十年的成长，第一代硅质料半导体已经经靠近完善晶体，对于在硅质料的研究也很是透辟。基在硅质料上器件的设计及开发也颠末了很多代的布局及工艺优化及更新，正于逐渐靠近硅质料的极限，基在硅质料的器件机能提高的潜力越来越小。以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体具有优秀的质料物理特征，为进一步晋升电力电子器件的机能提供了更年夜的空间。

中国6英寸SiC最先量产

SiC是功率器件的优质衬底质料。跟着光伏、锂电需求日趋增加，其需求也处在高速增加期。于是列国都很是器重SiC财产的贸易化。

海外方面，今朝Wolfspeed已经投入10亿美元建新工场，并于本年4月最先出产8英寸SiC等产物；罗姆旗下SiCrystal估计2023年摆布最先量产8英寸SiC衬底；Soitec于本年3月启动了新晶圆厂设置装备摆设规划，并于5月发布了8英寸碳化硅衬底产物。

我国6英寸的SiC质料已经经步入量产阶段。天岳进步前辈前不久披露，2023年至2025 年，公司和公司全资子公司上海天岳半导体质料有限公司将向合同对于方发卖6 英寸导电型碳化硅衬底产物，合计金额为13.93亿元。该金额约为天岳进步前辈2021年业务收入的2.8倍。这象征着中国导电型SiC衬底财产驶入快车道。汽车等下流用户也能够吃下“定心丸”，相干产物产能供给问题或者将获得减缓。

晶盛电机6英寸SiC产物也于快速量产。本年3月，公司于宁夏动工设置装备摆设了一期年产40万片6英寸以上的导电型、绝缘型SiC衬底产能。别的据吐露，他们得到了意向SiC衬底定单，3年内将优先向客户提供SiC衬底合计不低在23万片。

集邦咨询化合物半导体阐发师龚瑞骄暗示，8英寸是降低SiC功率元件成本的主要路子，被业界赐与高度存眷。今朝全世界不少SiC衬底厂商接踵推出了相干样品，但仅有美国Wolfspeed一家步入量产。

平易近生证券李哲认为，我国SiC4/6寸片已经于量产中，8寸片财产化估计仍需要时间。

因为 SiC 衬底加工环节繁杂、耗时，以是其于整个 SiC 晶圆中所占成本比例最高。SiC 晶圆的其他加工成本包括外压以和正面及反面的掺杂、金属化、CMP、洗濯等。思量到SiC质料属在高硬度的脆性质料，以是于加工、减薄历程中轻易比硅晶圆呈现更多的翘曲、裂片征象，从而使患上今朝良率丧失占成本比例仍较年夜。

今朝全世界的SiC 衬底量产线重要尺寸为 6 英寸，而业内头部公司也于往8 英寸产线成长。例如，Wolfspeed 的第一条8 英寸SiC 产线将于2022 年Q2 最先出产，标记着全世界第一条8 英寸 SiC 产线的投产。今朝海内的SiC 衬底产线以4 英寸为主，部门厂商也最先量产6 英寸的衬底。以天岳进步前辈为例，海内 4 英寸产线的量产时间较海外晚 10 年以上，但 6 英寸的量产时间差距缩小至7~10 年，反应国产SiC 衬底技能也于慢慢晋升。

全世界 SiC 从 6 英寸往 8 英寸成长，有望动员芯片单价降落。正如硅片晶圆从8 英寸往12 英寸成长，今朝SiC 晶圆也正于从6 英寸往8 英寸成长。更年夜的晶圆尺寸可以带来单片芯片数目的晋升、提高产出率，以和降低边沿芯片的比例，从而晋升晶圆使用率。例如，Wolfspeed 统计，6 英寸 SiC 晶圆中边沿芯片占比有14%，而到 8 英寸中占比降低到 7%。跟着全世界 SiC 晶圆的尺寸扩展，估计将动员 SiC 芯片单价降低，从而打开运用市场。

广泛的运用范畴

SiC器件具备耐高温、耐高压、高频特征好、转化效率高、体积小及重量轻等长处，此中导电型SiC一般用在做电力电子器件，被广泛运用在新能源汽车、轨道交通、光伏、5G通信等范畴。

碳化硅为第三代半导体质料，碳化硅器件较传统硅基器件可具有耐高压、低损耗及高频三年夜上风。碳化硅具有禁带宽度年夜、热导率高、临界击穿场强高、电子饱及漂移速度高档特色，可以满意高温、高压、高频、年夜功率等前提下的运用需求，广泛运用在新能源汽车、光伏、工控、射频通讯等范畴。SiC MOSFET 较IGBT 可同时具有耐高压、低损耗及高频三年夜上风。

此外，据Wolfspeed 研究显示，不异规格的碳化硅基MOSFET 与硅基MOSFET比拟，其尺寸可年夜幅削减至本来的 1/10。于新能源汽车方面，基在上述机能上风，碳化硅可助力新能源汽车实现轻量化和降低损耗，增长续航里程，特斯拉、比亚迪等车企已经率先最先运用SiC方案。

跟着汽车电动化、智能化成长的提速，SiC有望搭乘动力“CPU”的风口。

乘动力“CPU”的春风

电动车半导体单车价值量激增，逆变器用功率半导体占比最高。据英飞凌，电动车的半导体单车价值量较燃油车增加约950美元，此中约900美元来自功率半导体的利用，而逆变器利用的功率半导体，占单车功率半导体总价值量75%摆布。

机电及逆变器是电动车新增焦点需求，功率器件（IGBT及碳化硅MOS）是逆变器焦点器件，也是车辆机能的重要包管方式之一。及计较机上处置惩罚数字旌旗灯号的CPU近似，功率器件是电动车于功率上的“CPU”。CPU依赖软件实现旌旗灯号流于0及1之间转换。功率器件依赖变频节制软件，处置惩罚功率流的开及关。

SiC 器件运用在电驱逆变器中，可以或许显著降低电力电子体系的体积、重量及成本，并提高功率密度；运用在车载充机电及DC/DC 体系，可以或许降低开关损耗、提高极限事情温度、晋升体系效率。

除了此以外，SiC 也能够运用在新能源汽车充电桩上，到达减小充电桩体积、提高充电速率的效果。

跟着特斯拉于 Model 3 的主逆变器中初次采用全SiC 功率器件，愈来愈多的厂商最先发布搭载SiC 器件的车型，包括比亚迪、蔚来、小鹏、丰田、疾驰等。经由过程搭载SiC 器件，这些新发布的车型可以实现更小的逆变器及车载充机电、更高的逆变效率、更高功率密度，从而晋升汽车驱动功率、充电速率以和续航。思量到蔚来、小鹏等搭载SiC 车型将于2022下半年最先交付，估计车规 SiC 器件将迎来放量。

以小鹏 G9车型为例，其是海内首款基在800V 碳化硅平台的车型，估计将在2022 年最先交付。高压碳化硅平台使患上小鹏可以推出 480kW 的超等充电桩技能，而 480kW 的充电功率可使患上一个100kWh 电池包的布满时间只要10 多分钟，真正解决电动车充电焦急问题。

TrendForce 预估，跟着电动汽车渗入率的不停晋升，以和整车架构逐渐朝向 800V 等更高压的标的目的成长，2YABO鸭脖官网025 年电动汽车市场对于6 英寸SiC 晶圆的需求量将达169 万片，较今朝有数倍的发展。虽然行业领先者于2022 年已经经最先出产8 英寸SiC 衬底，但思量到良率及爬坡时间，估计6英寸SiC 晶圆于将来几年仍将盘踞主流。

虽然市场不错，但竞争一样激烈。

头部的SiC功率器件厂商已经与车企成立慎密接洽。如，意法半导体与特斯拉、三菱、日立互助；英飞凌与现代、小鹏、公共互助；Wolfspeed与公共等互助；罗姆与吉祥等互助；安森美与疾驰、奥迪、蔚来互助。

一场生态的竞赛，注定需要全财产链企业配合的努力！

编纂｜张毅

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