SiC战鼓擂响，中国胜算几何

以碳化硅（ SiC ）和氮化镓（ GaN ）为代表的宽禁带半导体市场正在蓬勃发展。随着 5G 、电动汽车等新兴市场出现， SiC 和 GaN 不可替代的优势使得相关产品的研发与应用加速；随着制备技术的进步， SiC 与 GaN 器件与模块在需求拉动下，叠加成本降低， SiC 和 GaN 将迎来高光时代。

IDM 强化 SiC 业务

带头大哥 Cree 蜕变

2021 年 3 月 1 日，科锐（ Cree ）宣布完成出售 LED 产品事业部门，加上 2019 年 5 月完成照明业务出售交易，至此 Cree 完全蜕变成一家以宽禁带半导体 SiC （ SiC on SiC ，功率 器件 ）和 GaN （ GaN on SiC ，射频 器件 ） 产品为主的公司，主要业务包括 出售衬底、外延片、功率或射频器件产品，并且提供氮化镓射频器件代工业务，囊括了 宽禁带 半导体的所有环节。 此外，公司还宣布，将在 2021 年底正式更名“疾狼（ Wolfspeed ）”。

1987 年成立的 Cree 在 SiC 和 GaN 上创造了多个业界第一： 1991 年发布了世界上第一个商业化的 SiC 晶圆； 1998 年推出业界首个基于 SiC 基 GaN 的 HEMT 产品； 2000 年 首次展示了具有创纪录功率密度的 GaN MMIC 产品； 2002 年发布 600V 商用 SiC JBS （肖特基二极管）； 2011 年 推出业界首款 SiC MOSFET ； 2017 年 推出业界首个 1700V SiC 半桥模块 ，并发布了 900 V/150 A 的 SiC MOSFET 芯片。

2019 年 5 月， Cree 宣布将在 5 年内投资 10 亿美元用于在美国扩大 SiC 和 GaN 产能，包括投资 4.5 亿美元在纽约州 Marcy 建造一座 8 英寸晶圆工厂（ North Fab ），同时投资 4.5 亿美元在总部北卡罗莱纳州达勒姆市（ Durham ）改扩建 6 英寸晶圆和衬底材料工厂为超级衬底材料工厂，另外 1 亿美元用于流动资金。同年 10 月宣布在纽约州立理工学院奥尔巴尼分校成功完成了首批 8 英寸 SiC 晶圆样品的制备。

Cree 位于纽约 Marcy 的 8 英寸 SiC 晶圆工厂已于 2020 年 2 月开工， 2021 年 4 月设备开始搬入，预计将在 2022 年启用生产。 FAB 空间 458000 平方英尺，其中洁净室空间为 135000 平方英尺。到 2024 年满产时，将达到 2017 年产能的 30 倍，同时产品要符合车规级。

Cree 的雄心计划： 2024 年 8 英寸 SiC 晶圆工厂规划达产； 2024 年 SiC 和 GaN 器件产品业务占比将超过材料业务占比； 2024 年营收 15 亿美元， EBIT3.75 亿元的经营目标。

新的 8 英寸 SiC 晶圆工厂

Infineon 提供全方位产品组合

英飞凌（ Infineon ）布局 SiC 多年，早在 1992 年 Infineon 的前身西门子半导体部门就开始研究 SiC ； 1998 年开始 2 英寸 SiC 生产； 2001 年 SiC 二极管上市； 2006 年推出首款 SiC 混合模块 2007 年开始 3 英寸 SiC 生产； 2009 年推出首个 SiC 高压模块； 2010 年开始 4 英寸 SiC 生产； 2014 年发布 SiC 结型场效应管（ JFET ）； 2015 年开始向 6 英寸转换； 2016 年推出 CoolSiC MOSFET ，并迅速由太阳能市场进入工业应用、汽车市场。

2018 年，英飞凌收购了碳化硅晶圆切割领域的新锐公司 Siltectra ，据悉 Siltectra 的冷切割技术（ Cold Spilt ）相比传统工艺将提高 90% 的生产效率。 2020 年 11 月 13 日， Infineon 与 GT Advanced Technologies （ GTAT ）签署五年期 SiC 晶棒供货协议。

STM 解决材料困扰

1996 年意法半导体（ STM ）就开始进军 SiC 市场，一直和 SiC 衬底和外延片制造商合作， 2004 年推出公司第一个 SiC 二极管， 2009 年推出首个 SiC MOSFET ，随后进入车规级市场。 2016 年开始采用 6 英寸 SiC 外延片。

为了让 SiC 的供应链变得更加稳健，意法半导体（ STM ）除签署长期供应协议后，还进行了并购。

2019 年 1 月，意法半导体（ STM ）和 Cree 签署一项多年期协议，在此期间，意法半导体可获得价值 2.5 亿美元 6 英寸 SiC 衬底和外延片。

2019 年 12 月，意法半导体（ STM ）以 1.375 亿美元现金完成收购瑞典 SiC 衬底和外延片制造商 Norstel AB ， Norstel 将被完全整合到意法半导体（ STM ）的全球研发和制造业务中，继续发展 6 英寸碳化硅衬底和外延片生产业务、研发 6 英寸碳化硅衬底和外延片以及更广泛的宽禁带材料。

意法半导体（ STM ）表示公司大力发展碳化硅（ SiC ）业务，并将其作为战略和收入的关键部分的计划。

Rohm 积极投资扩产

2000 年罗姆（ Rohm ）就已经开始研究 SiC ，直到 2009 年通过收购德国 SiC 衬底和外延片供应商 SiCrystal ，真正有了实质性的进展。 2010 年推出首批批量生产的 SiC 肖特基二极管和 MOSFET ， 2012 年批量生产全 SiC 模块， 2015 年率先推出沟槽型的 SiC MOSFET ， 2017 年交付 6 英寸 SBD 。 20 年的时间，罗姆（ Rohm ）生产的 SiC 也从 2 英寸逐渐发展到 6 英寸 SiC-SBD 。

罗姆（ Rohm ）近年加大在 SiC 的投资，计划到 2025 年投资 850 亿日元，预计产能到 2025 年将达到 16 倍。

2021 年 1 月罗姆（ Rohm ）福冈筑后工厂新厂房竣工，将逐步开始安装生产设备，并建立可满足 SiC 功率元器件中长期增长需求的生产系统，预计将于 2022 年投产。

代工厂纷纷加 码 SiC

对 SiC 代工公司和以及碳化硅 FABLESS 来说，要想在市场上取得显著的进展并不容易在 SiC 市场上， IDM （集成器件制造商）占据主导地位，科锐（ Cree ）、英飞凌（ Infineon ）、罗姆（ Rohm ）和意法半导体（ STM ）等是他们的强劲对手，这些友商都拥有自己的晶圆制造厂。

SiC 代工业务刚刚起步，但 SiC 代工厂希望能够复制成功的硅代工厂的模式。德国 X-Fab 、英国 Clas-SiC （ 6 英寸）、韩国 YES POWERTECHNIX （ YPT ）以及中国的台湾汉磊（ Episil ）、厦门三安（ SANAN ）、芜湖启迪（ TUS SEMI ）都希望从中分到一杯羹。

德国 X-Fab

德国 X-Fab 已经在其位于美国德克萨斯州拉伯克（ Lubbock ）的工厂提供 SiC 代工服务， 2020 年启动了 SiC 内部外延生产线，客户增至 23 个， tape outs 数量从 106 增至 216 个，有 8 个客户在进行生产， 4 个客户采用 X-Fab 提供的外延片。 2020 年 SiC 营收为 2100 万美元，较 2019 年营收 2320 万美元下滑 10% ，但产量增长了 26% 。据 X-FAB 表示，营收下滑是由于原有客户开始自行提供外延片导致。

汉磊（ Episil ）

2021 年 4 月 29 日，汉磊（ Episil ）宣布将投资 50 亿新台币（约 11.6 亿人民币），全力发展氮化镓（ GaN ）和碳化硅（ SiC ）外延和器件代工。

汉磊从 2015 年开始为客户提供 4 英寸 SiC 600V-1200V SBD 和 MOSFET 代工，并在 2019 年开始 6 英寸 SiC 代工，其 SBD/JBS 平台良率超过 95% 。同时，汉磊还在开发 1700V 的 SiC SBD 和 SiC 沟槽 MOSFET 工艺。

2020 年第 2 季已通过欧规车用 VDA6.3 评鉴， 48V GaN 也已取得 Tier 1 客户认证， 650V GaN 已有数个客户在导入。

2020 年 6 月开始验证子公司嘉晶 6 英寸碳化硅晶圆。 2020 年嘉晶完成了 650V 的硅基 GaN 外延平台开发，并开发出应用于射频的 SiC 基 GaN 和硅基 GaN 外延产品， 2020 年底 SiC 基 GaN 验证完成，硅基 GaN 预计 2021 年验证完成。嘉晶已开发完成 1700V 与 3300V SiC 外延平台， 3300V SiC 外延平台已有日本客户完成验证。

其实汉磊从 2009 年就投入 GaN 代工服务。

厦门三安

厦门三安（ SANAN ） 在电力电子领域，现已推出高可靠性，高功率密度的 SiC 功率二极管及硅基氮化镓功率器件 ， 已完成 SiC 功率二极管 650V 到 1700V 布局 。

碳化硅功率二极管及 MOSFET 及硅基氮化镓功率器件主要应用于新能源汽车、充电桩、光伏逆变器等电源市场，目前碳化硅二极管开拓客户 182 家，送样客户 92 家，转量产客户 35 家，超过 30 种产品已进入批量量产阶段。二极管产品已有 2 款产品通过车载认证，送样客户 4 家。在硅基氮化镓功率器件方面，完成约 40 家客户工程送样及系统验证，已拿到 12 家客户设计方案， 4 家进入量产阶段。

韩国 YES POWERTECHNIX （ YPT ）

成立于 2017 年的韩国 YPT 专注于 SiC Diode 和 SiC MOSFET ，是韩国第一家商业化 SiC 公司。可以提供 4 英寸 SiC 代工服务，月产能 1500 片。

SiC 材料之殇