碳化硅晶圓尺寸越大，單位芯片成本越低，從6英寸向8英寸轉(zhuǎn)型升級是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢。此前，媒體很早就曾提出“8英寸碳化硅元年”，但大多停留在炒概念階段。不過分析最近幾月發(fā)布的信息，可以發(fā)現(xiàn)全球各功率半導(dǎo)體大廠在過去幾年中投資布局的8英寸碳化硅生產(chǎn)線，已經(jīng)逐步進(jìn)入落地階段，包括英飛凌在馬來西亞建設(shè)的居林新廠，安森美在韓國富川規(guī)劃的生產(chǎn)設(shè)施，三安在湖南、重慶投資的碳化硅項(xiàng)目等?；蛟S碳化硅8英寸時(shí)代的腳步這次真的已經(jīng)臨近。

8英寸碳化硅消息頻發(fā)

英飛凌在8月8日宣布，其位于馬來西亞居林的8英寸碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓廠一期項(xiàng)目正式啟動運(yùn)營。項(xiàng)目投資額20億歐元，重點(diǎn)生產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體，同時(shí)也涵蓋部分氮化鎵外延生產(chǎn)。英飛凌在社交平臺上官宣，該廠將于今年底開始生產(chǎn)碳化硅產(chǎn)品，預(yù)計(jì)2025年可實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。英飛凌于2022年2月宣布斥資20億歐元，在馬來西亞居林工廠建設(shè)第三廠區(qū)，后又于2023年8月宣布再投入50億歐元進(jìn)行擴(kuò)建，總投資額上升到70億歐元。一期項(xiàng)目以碳化硅為主力，還將包括氮化鎵外延；二期投資額將打造全球最大、最高效的8英寸碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓廠。

2023年安森美在韓國京畿道富川市投資建設(shè)碳化硅生產(chǎn)設(shè)施，目標(biāo)2024年完成設(shè)備安裝。近日媒體報(bào)道，安森美計(jì)劃該廠初期生產(chǎn)6英寸碳化硅晶圓，年底前完成8英寸碳化硅的認(rèn)證，包括從襯底到晶圓廠的全產(chǎn)業(yè)鏈認(rèn)證，2025年完成8英寸工藝驗(yàn)證和轉(zhuǎn)換，并投入量產(chǎn)，產(chǎn)能將擴(kuò)大到當(dāng)前規(guī)模的10倍。

近日亦有消息稱，羅姆決定將其位于日本宮崎縣的第二家工廠用于生產(chǎn)8英寸碳化硅襯底，2024年開始投產(chǎn)。該廠原為出光興產(chǎn)旗下，2023年羅姆將其收購，改造成碳化硅功率半導(dǎo)體生產(chǎn)基地。另一家日本功率半導(dǎo)體廠商三菱電機(jī)也宣布將加快建設(shè)位于熊本縣的8英寸碳化硅晶圓廠。該廠原計(jì)劃運(yùn)營日期為2026年4月，現(xiàn)已提前至2025年11月。

國內(nèi)近來有關(guān)8英寸碳化硅也是消息頻出。天科合達(dá)2022年便發(fā)布了“8 英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底”新品，2023 年實(shí)現(xiàn) 8 英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底小規(guī)模量產(chǎn)，并且在下游客戶端驗(yàn)證方面取得了積極的進(jìn)展。2020年三安在湖南長沙建設(shè)碳化硅工廠，一期6英寸碳化硅晶圓20萬片/年，二期6英寸碳化硅晶圓36萬片/年，8英寸碳化硅晶圓48萬片/年。2023年6月，三安還與意法半導(dǎo)體共同在重慶合資建設(shè)碳化硅晶圓廠，同時(shí)三安光電還獨(dú)立投資70億元配套建設(shè)一座8英寸碳化硅襯底廠。三安光電在投資者互動平臺透露，重慶三安項(xiàng)目預(yù)計(jì)8月底將實(shí)現(xiàn)襯底廠的點(diǎn)亮通線。6月19日，士蘭集宏8英寸碳化硅功率器件芯片制造生產(chǎn)線項(xiàng)目開工，總投資120億元，分兩期建設(shè)，建成后將形成年產(chǎn)72萬片8英寸碳化硅功率器件芯片的生產(chǎn)能力。7月8日，天岳先進(jìn)發(fā)布公告，將募集資金3億元，用于投資8英寸車規(guī)級SiC襯底制備項(xiàng)目。

規(guī)模量產(chǎn)腳步臨近

從6英寸向8英寸擴(kuò)展是碳化硅產(chǎn)業(yè)的一個(gè)明確發(fā)展趨勢，其中最突出的優(yōu)勢就是成本降低。資料顯示，從4英寸升級到6英寸預(yù)計(jì)單片成本可降低50%，從6英寸到8英寸成本預(yù)計(jì)還能再降低35%。TrendForce集邦咨詢報(bào)告顯示，碳化硅從6英寸升級到8英寸，襯底的加工成本有所增加，但可以提升芯片產(chǎn)量，8英寸能夠生產(chǎn)的芯片數(shù)量約為6英寸碳化硅晶圓的1.8倍。同時(shí)，8英寸襯底厚度增加也有助于在加工時(shí)保持幾何形狀，減少邊緣翹曲度，降低缺陷密度，提升產(chǎn)品良率。也就是說，采用8英寸襯底能夠大幅降低單位綜合成本。

當(dāng)然，就目前價(jià)格來看，8英寸碳化硅晶圓成本仍然高于6英寸。但英飛凌科技高級副總裁、英飛凌科技汽車業(yè)務(wù)大中華區(qū)負(fù)責(zé)人曹彥飛指出，任何技術(shù)的發(fā)展都有一定的周期，這種周期伴隨著技術(shù)的持續(xù)提升，也伴隨著成本的改善。事實(shí)上，尤其碳化硅這幾年在高壓平臺確實(shí)有非常多車企和車型采用。

此外，硅基共線也可推動晶圓制造成本的大幅降低。8英寸硅基產(chǎn)線能很大程度上與碳化硅產(chǎn)線共線，僅需要增加幾種高溫設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)硅線向碳化硅線的轉(zhuǎn)換。將已有硅產(chǎn)線改造為碳化硅產(chǎn)線（棕地建線），可大大降低建線成本。根據(jù)安森美的披露，其棕地建線成本比Wolfspeed的綠地建設(shè)成本低40%。所以現(xiàn)在有很多傳統(tǒng)的做硅基功率器件的企業(yè)也在考慮將其富余的8英寸產(chǎn)能轉(zhuǎn)換為碳化硅器件產(chǎn)能。

那么，各大廠商的8英寸碳化硅產(chǎn)能什么時(shí)候?qū)⒋笠?guī)模釋放？業(yè)內(nèi)人士指出，從襯底角度來看，2024年仍處于8英寸襯底技術(shù)完善、工藝穩(wěn)定和量產(chǎn)能力提升的關(guān)鍵階段，要想真正實(shí)現(xiàn)8英寸襯底的規(guī)?；桓叮ㄅc目前6英寸產(chǎn)能規(guī)模接近）大概還需要1年的時(shí)間。

此外，碳化硅晶圓產(chǎn)線的進(jìn)度也是一個(gè)重要影響因素。從2023年開始，英飛凌、意法、安森美、羅姆、博世、芯聯(lián)集成等國內(nèi)外主要的碳化硅功率器件大廠就已經(jīng)先后開啟了8英寸襯底的批量驗(yàn)證工作。但是因?yàn)槠骷?yàn)證本身有很多環(huán)節(jié)，驗(yàn)證的周期也比較長，再考慮到晶圓廠在8英寸起量過程中可能遇到的一些工藝問題導(dǎo)致的時(shí)間耽擱，預(yù)計(jì)8英寸器件正式通過驗(yàn)證并有大批量訂單大概還需要1-2年的時(shí)間。也就是說，從明年年初開始，已建成投產(chǎn)的8英寸器件線會開始逐步釋放8英寸訂單需求，并在2025年底至2026年初有明顯的需求提升。

英飛凌也表示，其對于碳化硅的產(chǎn)能布局基本位于奧地利的菲拉赫生產(chǎn)基地和馬來西亞的居林工廠。按計(jì)劃，居林工廠從 2025 年第一季度開始將推出 8英寸的產(chǎn)品，并計(jì)劃在質(zhì)量驗(yàn)證通過后的3年內(nèi)全面過渡到8英寸產(chǎn)能。

至于“8英寸碳化硅元年”的問題，要看業(yè)界對于“元年”如何定義。2024-2026這三年都很關(guān)鍵，是決定未來市場競爭格局的關(guān)鍵三年?？梢哉J(rèn)為2025年是8英寸碳化硅的元年，因?yàn)闊o論從襯底供應(yīng)端還是需求端來看，明年都會是一個(gè)開始逐步起量的時(shí)間點(diǎn)。

襯底領(lǐng)域中國企業(yè)已追平競爭對手

中國企業(yè)很早就加入碳化硅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程當(dāng)中。特別是在襯底制備領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)的進(jìn)步很快，目前國內(nèi)襯底企業(yè)的6英寸以及8英寸產(chǎn)品，無論是從產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)能還是價(jià)格，都已經(jīng)具備了明顯的競爭力。包括天科合達(dá)在內(nèi)的國內(nèi)頭部幾家襯底企業(yè)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了8英寸產(chǎn)品的小批量量產(chǎn)，并且在下游客戶端驗(yàn)證方面取得了積極的進(jìn)展。預(yù)計(jì)未來幾年，國內(nèi)頭部襯底企業(yè)將成為國際市場8英寸襯底的主要供應(yīng)商，市場占比遠(yuǎn)超目前的6英寸。但是，值得注意的是，目前在晶圓制造方面，國內(nèi)企業(yè)還存在一定差距，無論是制造工藝、量產(chǎn)能力，還是質(zhì)量管控、客戶系統(tǒng)解決方案等方面仍落后于國際大廠。

那么，中國企業(yè)應(yīng)如何抓住這次碳化硅產(chǎn)業(yè)從6英寸向8英寸切換的有利契機(jī)呢？首先，對于新興產(chǎn)業(yè)來說政府的支持非常必要。三安光電副董事長、總經(jīng)理林科闖在此前接受采訪時(shí)就表示，政府對新材料產(chǎn)業(yè)的大力支持，以及全球市場對高性能半導(dǎo)體材料的需求旺盛，可為國內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)提供良好的發(fā)展環(huán)境。

充分發(fā)揮中國龐大應(yīng)用市場的優(yōu)勢，加強(qiáng)與下游的合作也十分重要。林科闖強(qiáng)調(diào)，碳化硅的技術(shù)路徑十分明朗。未來通過與汽車制造商、技術(shù)合作伙伴以及供應(yīng)鏈伙伴的緊密合作，助力新能源汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)更環(huán)保、更高效、更節(jié)能的發(fā)展目標(biāo)。另外，除新能源汽車之外，碳化硅在光伏、儲能等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越多。碳化硅企業(yè)需要繼續(xù)加大碳化硅材料和器件研發(fā)的投入，并加快探索碳化硅在光伏、儲能、充電樁等領(lǐng)域的應(yīng)用，拓寬產(chǎn)品應(yīng)用范圍。

對于碳化硅企業(yè)來說，下一步的發(fā)展重點(diǎn)在于降本增效。當(dāng)前碳化硅對標(biāo)的重點(diǎn)仍是硅基IGBT，因此還是要加快推動碳化硅晶圓降本，把市場蛋糕做大。隨著8英寸碳化硅量產(chǎn)的推進(jìn)，仍有很多潛力可以挖掘。比如碳化硅在長晶工藝上還有很多技術(shù)需要摸索和積累。未來很長一段時(shí)間，隨著8英寸的研發(fā)投入，長晶工藝有望持續(xù)取得重大突破，推動成本實(shí)現(xiàn)大幅降低和性能的大幅提升。8英寸碳化硅的先進(jìn)加工技術(shù)也會實(shí)現(xiàn)持續(xù)的突破。此外，設(shè)備、原料和耗材在碳化硅襯底外延以及晶圓制造環(huán)節(jié)占據(jù)著重要成本構(gòu)成，積極尋求國產(chǎn)化替代，對于降本降價(jià)有著重要意義。