SiC爭奪戰一觸即發!
近些年，隨着電動汽車以及其他系統的增長，碳化硅（SiC）功率半導體市場正在經歷需求的突然激增，因此也吸引了產業鏈相關企業的關注。在產業應用進一步成熟的趨勢下，SiC的爭奪戰正一觸即發！
根據市場研究機構Yole Développement的數據，全球SiC功率半導體市場將從2017年的3.02億美元，快速成長至2023年的13.99億美元，2017~2023年的市場規模年複合成長率(CAGR)爲29%，推動力來自混合動力及電動汽車、電力和光伏(PV)逆變器等方面的需求，市場潛力巨大！
2019年5月8日，Cree宣佈將投資10億美元用於擴大SiC（碳化硅）產能，在公司美國總部北卡羅萊納州達勒姆市建造一座採用最先進技術的自動化200mm SiC（碳化硅）生產工廠和一座材料超級工廠。此次產能擴大，將帶來SiC碳化硅晶圓製造產能的30倍增長和材料生產的30倍增長。
此筆交易是Cree在生產製造領域最大的一筆投資，而這也預示着SiC產能的爭奪戰再次打響。
SIC的前世今生
SiC（碳化硅）由於化學性能穩定、導熱係數高、熱膨脹係數小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途。此外，SiC（碳化硅）的硬度很大,莫氏硬度爲9.5級，僅次於世界上最硬的金剛石（10級），具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。
與普通硅相比，採用SiC（碳化硅）的元器件有如下特性：
在Si材料已經接近理論性能極限的今天，SiC功率器件因其高耐壓、低損耗、高效率等特性，一直被視爲“理想器件”而備受期待。從SiC被發現以來，關於其研究就一直沒有停止過。
另外，特別是在碳化硅半導體國際學會“ICSCRM 2013”上，國際知名的半導體器件廠商，如科銳、三菱、羅姆、英飛凌、飛兆等在會議上均展示出了最新量產化的碳化硅器件。關於碳化硅器件產業化的議題，再次成爲行業關注的較多。
由於SiC（碳化硅）是目前發展最成熟的寬禁帶半導體材料，世界各國對其研究非常重視，紛紛投入大量的人力物力積極發展，美國、歐洲、日本等不僅從國家層面上制定了相應的研究規劃：
美國：2014年1月，美國總統奧巴馬親自主導成立了以SiC爲代表的第三代寬禁帶半導體產業聯盟。這一舉措的背後，是美國對以SiC半導體爲代表的第三代寬禁帶半導體產業的強力支持。
歐洲：德國英飛凌公司與歐洲17家企業共同成立Smart PM（Smart Power Management）組織，拓展碳化硅在電源和電器設備中的應用。歐洲納米科技諮詢委員會（ENIAC）的“高效率電動汽車計劃”則專注於碳化硅功率器件在新型電動汽車中的應用技術研發，由英飛凌公司主導。
日本：日本政府在2013年就將SiC納入“首相戰略”，認爲未來50%的節能要通過它來實現，創造清潔能源的新時代。日本經濟產業省積極開展碳化硅的研發及生產，促進碳化硅在通訊電源、混合動力汽車、可再生能源變頻器、工業馬達驅動等領域的應用。
另外，一些國際電子業巨頭也都投入巨資發展碳化硅半導體器件。目前，已經有很多廠商開始生產碳化硅器件比如Cree、Microsemi、Infineon和Rohm公司等。
SiC爭奪戰悄然打響
從產業進程來看，SiC的研究經歷了多次高峯期。但受制於工藝技術，產能等因素，如何平衡好性能與成本，成爲SiC器件產業化的最重要因素。
近些年，由於電動汽車等新興產業快速發展，對於SiC器件的需求呈現上升趨勢，進一步促進了其產業化進程，由此也使得上游晶圓供應進一步喫緊。除了Cree此次投資之外，另一家擁有全供應鏈優勢的SiC大廠羅姆在之前也發佈了其擴產計劃。
據瞭解，羅姆將擴增使用於電動車(EV)等用途的碳化硅(SiC)電源控制芯片產能，將在旗下生產子公司「ROHM Apollo」的筑後工廠(福岡縣)內興建新廠房，預計於2019年2月動工、2020年12月完工。
除此之外，日本昭和電工在2017年9月、2018年1月分別宣佈增產SiC晶圓，以應對市場需求的增長。但由於SiC電源控制芯片市場急速成長，近日昭和電工也宣佈了第三輪增產計劃。據瞭解，在經過三次增產之後，昭和電工SiC晶圓月產能已經從3,000片提升至9,000片，足以體現出市場旺盛的需求。
在此背景下，下游的代工廠也由此收益。2018年9月，X-Fab宣佈計劃將其位於德克薩斯州6英寸SiC工藝工廠產能翻番，以滿足客戶對高效功率半導體器件日益增長的需求。爲了使容量翻倍，X-Fab 德州工廠購買了第二臺加熱離子注入機，用於製造6英寸SiC晶圓。
目前全球能夠提供穩定SiC晶圓產能的也就三、四家企業，短期內上游晶圓依舊持續缺貨，器件廠商也紛紛簽訂長約以保證產能供應。以Cree爲例，2018年英飛凌就與其簽訂戰略性長期供貨協議。隨後，意法半導體也與Cree簽訂價值2.5億美元的晶圓供應協議。下游旺盛的需求，使得上游廠商紛紛拋出增產計劃，以爭奪下游訂單或保障器件的穩定供應。
除了上游產能競爭之外，SiC器件領域的爭奪顯然更加激烈。包括安森美、東芝、富士電機、三菱、英飛凌、羅姆、意法半導體、Littelfuse、通用電氣和GeneSiC等公司都躍躍欲試。
國內SiC佈局情況
相對國外市場，我國開展SiC材料及器件方面的研究工作比較晚，在科技部及軍事預研項目的支持下，取得了一定的成果，逐步縮小了與國外先進技術的差距，在軍工領域已取得了一些應用。但是，研究的主要成果還停留在實驗室階段，器件性能離國外還有很大差距。
隨着十三五規劃的實施，國內很多地方政府開始針對性對當地具有一定優勢的SiC和GaN材料企業進行扶持，也取得了一系列進展和突破。
2018年1月，在中國科學院微電子研究所的技術支持和協助下，株洲中車時代電氣股份有限公司國內首條6英寸SIC（碳化硅）芯片生產線順利完成技術調試，廠務、動力、工藝、測試條件均已完備，可實現4寸及6寸SiC SBD、PiN、MOSFET等器件的研發與製造。
2018年5月1日，由上海瞻芯電子研製第一片國產6英寸碳化硅（SiC）MOSFET晶圓在上海臨港科技林誕生。晶圓級測試結果表明，各項電學參數達到預期，爲進一步完成工藝和器件設計的優化奠定了堅實基礎。
2018年12月，比亞迪發佈的一項被稱爲“IGBT 4.0”的技術，在電動汽車行業內頗受關注，打破了目前國內碳化硅大功率器件被德國英飛凌、日本富士壟斷的局面，另外，比亞迪對外宣佈已投入巨資佈局半導體材料SIC（碳化硅），有望於2019年推出搭載SIC（碳化硅）電控的電動車。
SiC（碳化硅）產業鏈包括上游的襯底和外延環節、中游的器件和模塊製造環節以及下游的應用環節。近些年，國內在相關產業鏈中正在逐步完善佈局。
目前，國內SiC襯底生產企業包括天科合達、山東天嶽、河北同光、北京世紀金光和中科節能等。
1、天科合達
公司成立於2006年9月，目前註冊資本8697.62萬元，是專業從事第三代半導體碳化硅晶片研發、生產和銷售的國有控股企業，目前擁有一家全資子公司。總部公司設在北京市大興區生物醫藥基地，擁有一個研發中心和一個集晶體生長-晶體加工-晶片加工-清洗檢測的全套碳化硅晶片生產基地；全資子公司—新疆天科合達藍光半導體有限公司位於新疆石河子市，主要進行碳化硅晶體生長。作爲國內成立時間最早、規模最大的製備即開即用型SiC晶片的企業，依託於中國科學院物理所多年在碳化硅領域的研究成果，集技術、管理、市場和資金優勢，在國內首次建立了完整的碳化硅晶片生產線，突破了缺陷抑制、快速生長和籽晶處理等關鍵技術，形成了具有自主知識產權的完整技術路線。
2、山東天嶽
山東天嶽成立於2010年，碳化硅單晶生長和加工技術來自山東大學晶體材料國家重點實驗室的技術轉讓。山東天嶽公司發展起源碳化硅材料，致力於碳化硅產業鏈的發展，在做好材料的同時，公司在碳化硅芯片及電子應用領域進行了技術儲備和產業佈局。
3、河北同光
河北同光晶體有限公司成立於2012年5月28日，位於河北省保定市高新區。河北同光和中科院半導體所緊密合作，打造了一支具有國內領先水平的研發隊伍，中科院半導體所和河北同光成立了“第三代半導體材料聯合研發中心”，並在河北同光建立院士工作站，中科院半導體所成果轉化基地。
4、北京世紀金光
北京世紀金光成立於2010年12月24日，始建於1970年，其前身爲中原半導體研究所。公司主營寬禁帶半導體晶體材料、外延和器件的研發與生產，是國內首家貫通整個碳化硅全產業鏈的高新技術企業，既：碳化硅高純粉料→單晶材料→外延材料→器件→功率模塊製備。2018年2月1日，北京世紀金光6英寸碳化硅器件生產線成功通線。
5、中科節能
中科節能成立於2016年6月，是由中國鋼研科技集團的新冶集團（佔股40%）、國宏華業投資有限公司（佔股35%）和公司骨幹員工（佔股25%）三方共同出資成立的由央企控股的混改公司。未來三年（2018-2020年），中科鋼研致力於突破6英寸“高品質、低成本”導電型碳化硅晶體昇華法長晶工藝及裝備、4英寸無摻雜高純半絕緣碳化硅晶體高溫化學氣相沉積法長晶工藝及裝備，並達到產業化應用水平，將聯合國宏華業投資有限公司等4至5家已取得共識的合作單位通過全國佈局投資30億人民幣，打造國內最大的碳化硅晶體襯底片生產基地。
在外延環節，我國相關企業主要有瀚天天成和東莞天域，世紀金光和Norstel也有SiC外延生產業務。此外，國民技術全資子公司國民投資擬與陳亞平技術團隊等合作設立成都國民天成化合物半導體有限公司，建設和運營6吋第二代和第三代半導體集成電路外延片項目。
1、瀚天天成
瀚天天成成立於2011年，是中美合資企業（董事長趙建輝博士爲美籍華人）。趙建輝於1988年獲得美國卡內基梅隆大學工學博士，是美國第一個因對碳化硅研發及產業化做出重大貢獻而被評選爲國際電機電子工程院士的領軍者。公司是中國第一家提供產業化3、4和6英寸SIC（碳化硅） 外延片的企業。公司引進德國Aixtron公司製造的全球先進的碳化硅外延晶片生長爐和各種進口高端檢測設備，形成了完整的碳化硅外延晶片生產線。
2、東莞天域
公司成立於2009年1月7日。2010年5月公司與中國科學院半導體所合作成立了“碳化硅技術研究院”。目前公司已引進4臺世界一流的SiC-CVD（德國Aixtron和意大利LPE）及配套檢測設備。
另外，在器件、模組環節，我國生產企業主要包括泰科天潤、芯光潤澤、深圳基本、世紀金光和揚州國揚電子等SiC器件生產企業，以及中車時代電氣、士蘭微和揚傑科技等傳統功率器件生產企業。
1、三安集成
三安集成註冊成立於2014年，目前在第三代半導體領域定位做代工服務。公司成功收購瑞典SIC（碳化硅）襯底和外延生產企業Norstel，並與美國代工企業GCS設立合資公司三安環宇，三安持股51%。
2、海威華芯
2015年，四川海特高新技術股份有限公司收購中電科29所旗下成都嘉石科技，控股53%，成立海威華芯。2016年4月，海威華芯第一條6英吋第二代化合物半導體集成電路生產線貫通，該生產線同時具有砷化鎵、氮化鎵以及相關高端光電產品的生產能力。同時公司在GaN、SIC（碳化硅）等化合物半導體領域已逐漸展開佈局。
3、泰科天潤
泰科天潤成立於2011年是中國第一家致力於SIC（碳化硅）功率器件研發、製造與銷售於一體的的生產型高科技企業。
4、芯光潤澤
芯光潤澤公司成立於2016年3月，規劃總投資20億，主要進行第三代半導體碳化硅功率模塊的設計、研發及製造，形成硅基和碳化硅半導體材料的 IGBT、MOSFET、FRD、SBD、JBS 等大功率分立器件、大功率模塊系列產品生產線，是國內先進的碳化硅功率模塊封裝廠之一。
5、深圳基本半導體
深圳基本半導體成立於2016年，由瑞典碳化硅領軍企業Ascatron AB聯合青銅劍科技（主打產品IGBT驅動芯片）、力合科創、英智資本聯合打造，並與深圳清華大學研究院共建“第三代半導體材料與器件研究中心”，從事碳化硅功率器件的研發與產業化。基本半導體通過引進由海歸人才和外籍專家組成的高層次創新團隊，對碳化硅器件的材料製備、芯片設計、製造工藝、封裝測試、驅動應用等各方面進行研發，覆蓋產業鏈各個環節，建立了一支國際一流的研發和產業化團隊。
6、揚州國揚電子
揚州國揚電子成立於2014年，是中國電子科技集團公司第55研究所控股公司。主要產品設計IGBT模塊、大功率智能模塊、SiC混合功率模塊及全SiC功率模塊等系列產品。
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