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产品供不应求 降本仍在继续 碳化硅产业驶入发展“快车道”

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产品供不应求 降本仍在继续 碳化硅产业驶入发展“快车道”

“现在,湖南三安的碳化硅(SiC)月产能已爬坡到1.5万片,你看隔壁,我们的二期厂房主体已经完工,一、二期整体规划6英寸晶圆年产能是50万片,应用前景十分广阔。”5月的长沙,天气渐热,夏天的味道越来越浓,在岳麓大道南侧的湖南三安半导体有限公司(简称“湖南三安”),三安光电副总经理林志东告诉上海证券报记者,由于碳化硅产品供不应求,公司正持续稳步推进扩产计划。

记者调研了解到,当前碳化硅产品的确处于供不应求的状态,车规级器件更是持续缺货。供应紧张之下,国内外大公司寻求签订长单成为行业“新常态”。最新案例是,英飞凌与国内碳化硅公司天科合达、天岳先进签订长期协议,以获取高质量且具有竞争力的6英寸碳化硅晶圆和晶锭。

“这一产业要实现高质量发展,核心在于碳化硅衬底片的降本提质。”谈及碳化硅产业如何更快、更大规模发展,林志东认为,比照硅半导体产业的发展路径,碳化硅衬底片进一步降本提质是发展的关键;参照LED降本提质的经验,他认为碳化硅衬底片每年降本5%是可以实现的。而随着衬底片成本降低,碳化硅器件价格有望快速降低,包括风光储在内的更多工业级新应用将带动碳化硅产业加速发展。

需求:车规缺货 长单频现

“咱们这个厂占地是1000亩,规划6个厂房一字排开,中间均有走廊连接,一、二期整体规划6英寸碳化硅晶圆年产能是50万片……”在湖南三安的参观走廊上,林志东指着碳化硅全链整合超级工厂的规划图称,目前公司产品供不应求,手中握着大量的待交付订单。

三安光电发展碳化硅业务,有决心更有信心。据林志东介绍,湖南三安是一个碳化硅全链整合超级工厂,囊括了碳化硅长晶、碳化硅衬底、碳化硅外延、碳化硅芯片、碳化硅封测等全产业链环节,项目总投资160亿元。此外,湖南三安还与理想汽车合资成立了苏州斯科半导体,规划年产240万只碳化硅半桥功率模块,目前该项目基础建设已完成。

规划如此多的产能,公司不担心产品销路吗?“客户订单都来不及交付啊!”林志东笑着说,三安光电目前在手的碳化硅MOSFET长期采购订单金额超过70亿元,其中与某知名车企签署的碳化硅芯片战略采购意向协议就达38亿元,另外几家新能源汽车客户的意向合作也在跟进中。

“目前,车规级碳化硅器件缺货,预计未来一段时间内都供不应求。”某国内头部碳化硅器件厂商相关人士在接受记者采访时表示,当前碳化硅市场处于结构性缺货中,车规级产品持续短缺,风光储需求也在增长。博世中国执行副总裁徐大全也表示,由于新能源汽车快速发展,碳化硅芯片在未来2至3年都将呈现供不应求的态势。

对于车规级碳化硅市场规模,林志东给记者算了一笔账:一块主驱动需要48颗碳化硅芯片,一个车载充电器(OBC)需要6颗碳化硅二极管,而现在,一片碳化硅晶圆只够装备两辆电动汽车。假设到2025年全球新能源汽车销量是2000万辆,碳化硅器件渗透率达到30%至40%,那么对应的年缺口则为300万片6英寸晶圆。

巨大的市场缺口之下,国内外大公司寻求签订长单成为行业“新常态”。除了三安光电手握巨额订单,天岳先进与天科合达均于5月3日在官网披露,其与英飞凌签订了一份长期协议,为后者提供高质量且有竞争力的6英寸碳化硅衬底和晶棒,并助力其向8英寸碳化硅晶圆过渡。

同时,面对潜在的发展机遇,碳化硅公司纷纷加快“上车”(车规级应用)。林志东介绍,三安光电目前有7款产品通过车规级认证并开始逐步出货,其中在车载充电器(OBC)客户端处于验证导入阶段;车规级1200V MOSFET芯片已在战略客户处进行模块验证,预计2024年正式量产。斯达半导、士兰微、华润微也纷纷在2023年年报中披露了车规级碳化硅产品进展情况。

“风光储对碳化硅的需求也在稳定增长。”上述国内头部碳化硅器件厂商相关人士告诉记者,光伏逆变器已经开始大规模使用碳化硅器件,碳化硅的耐高压优势使得其在风能、储能领域具有广阔应用前景。

而在新能源汽车、风光储等行业需求拉动下,碳化硅公司相关业务正步入高速发展期。

三安光电披露,得益于光储、新能源汽车等下游渗透率提升,湖南三安2023年实现销售6.39亿元,同比增长909.48%。斯达半导披露,2023年,公司用于乘用车主控制器的车规级SiC MOSFET 模块开始大量“上车”,并新增多个使用车规级SiC MOSFET模块的800V系统的主电机控制器项目定点,预计2023年开始批量供货。

产业:投资火热 扩产持续

“上车”加快、风光储需求升温,广阔的市场前景所带来的巨大发展空间,使得碳化硅成为全球投资市场最热的细分赛道之一。即便是特斯拉“少用75%碳化硅”的表态,也没有削减一级市场对碳化硅的投资热情。

“对碳化硅的前景和投资项目持续看好。”江苏乾融投资控股集团有限公司董事长叶晓明在接受记者采访时表示,当前车用碳化硅材料供应紧张,特斯拉降低碳化硅使用量正是这种情况下的无奈之举。随着碳化硅持续降本,新能源汽车提升碳化硅器件用量的趋势更明显,碳化硅器件在光伏、储能等领域也有更广泛的应用。

出于对碳化硅产业链的强烈看好,叶晓明团队投资了碳化硅材料一体化企业中电化合物、外延设备公司芯三代以及相关清洗设备、检测设备、电子特气等公司。

据不完全统计,2023年国内碳化硅领域融资超过30起,合计金额超过30亿元。今年一季度,7家碳化硅企业完成融资,涵盖碳化硅衬底、外延、器件等产业环节,合计融资金额超过20亿元。

其中,东莞市天域半导体科技有限公司(简称“天域半导体”)在2月初获得12亿元融资,居于融资额榜首。据悉,天域半导体本轮融资将继续用于碳化硅外延产线的扩产以及持续加大碳化硅大尺寸外延生长研发投入。就在1月18日,天域半导体的上市辅导备案获得广东证监局受理。

如今,从设备到衬底片、外延片、器件,碳化硅细分产业都在快速发展。为抢占发展先机,行业内头部公司纷纷扩产“圈地”。

林志东告诉记者,湖南三安二期厂房已经完成主体建筑封顶,公司的8英寸衬底片研发进展良好。值得一提的是,三安已经在长沙带动构建了一个“碳化硅集聚区”,形成了产业生态链。

在外延片领域,广东天域、瀚天天成、南京国盛、普兴电子等焦点企业都在竞相扩产。同样,在芯片及制造领域,扬杰科技、士兰微、芯聚能、基本半导体等也在扩产。扬杰科技近日公告,公司拟在邗江区政府辖区投资新建6英寸碳化硅晶圆生产线项目,规划6英寸碳化硅晶圆月产能5000片,总投资约10亿元。此前,扬杰科技已两度入股了楚微半导体,以期强化晶圆制造能力和产能。

未来:攻关衬底 降本提质

一边是整机厂“等芯上车”,一边是碳化硅产能不足,上下游产业链不顺畅的问题出在哪里?

“当前,碳化硅产业进一步发展所要突破的瓶颈,主要在碳化硅衬底片方面。”据林志东介绍,如果一辆汽车前后驱动都用碳化硅器件,成本就是1万元,那么售价20万元以下的电动车都用不起,而碳化硅器件降本的最主要环节是降低衬底片成本。

公开资料显示,碳化硅衬底约占整个器件成本的47%,外延环节占成本的23%,制造前的成本合计高达70%。与此相对比,在硅基器件中,硅片仅占器件成本的7%,整个晶圆制造成本占到50%。碳化硅衬底成本高昂,影响碳化硅功率器件在下游的渗透。

那么,如何降低碳化硅衬底片的成本?林志东告诉记者,作为一个全产业链公司,三安光电经过多年摸索后认为,提升长晶效率、提高晶体质量、减少切割磨损、设备原材料供应链本土化是衬底片降本的重要途径。更为重要的是,基于在LED领域的成功经验,公司认为在较短的时间内大幅降低碳化硅衬底片成本,是可以实现的。

可作参考的是,随着生产技术快速提升、设备原材料国产化加快推进,相较于2000年时,当前LED衬底片蓝宝石的成本已经降低了95%,每年的成本降幅达到5%至8%。

叶晓明告诉记者,如果碳化硅衬底片成本大幅降低,带动碳化硅器件价格下降,就意味着大量的新能源汽车也可以用上碳化硅器件,碳化硅的市场规模由此将进一步扩大。国内某头部碳化硅器件厂商相关人士也告诉记者,相关趋势一旦形成,整个产业便将迎来大发展阶段。而当前则是碳化硅产业发展的关键期。

在这个关键期,碳化硅衬底片的龙头企业一边致力于降本增效,一边大幅扩产抢占市场份额。除了三安光电,天岳先进、露笑科技、东尼电子都宣布了数额可观的扩产计划,而烁科晶体等企业也在“奋起直追”。

“目前宣布扩产的企业确实很多,但实际有效产能(能落地的)并不多,能‘上车’的产能就更少了。可以预见,至少在未来2至3年内,碳化硅产品都将供不应求。”有业内人士告诉记者。(记者 李兴彩)

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