谁能掌握SiC技术，便可引领半导体行业发展

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日前，德国大厂英飞凌宣布，已收购一家名为 Siltectra 的初创企业，将一项创新技术 (ColdSpilt) 也收入了囊中。 “ 冷切割 ” 是一种高效的晶体材料加工工艺，能够将材料损失降到最低。英飞凌将把这项技术用于碳化硅（ SiC ）晶圆的切割上，从而让单片晶圆可出产的芯片数量翻番。进一步加码碳化硅市场。

在早些时候，意法半导体 CEO 在接受半导体行业观察等媒体采访也谈到，该公司的碳化硅产品已实现批量出货，年出货金额在今年能突破一亿美元，市场占有率高达 90% ； X—Fab 也声称将扩大晶圆的生产；日本罗姆今年四月也宣布，将在其福冈筑后工厂投建新厂房，扩充碳化硅产能。

多方面的消息证明，碳化硅大战一触即发。

SiC 功率器件需求大增

据 Semiconductor Engineering 报道， SiC 是一种基于硅和碳的复合半导体材料。在生产流程中，专门的 SiC 衬底被开发出来，然后在晶圆厂中进行加工，得到基于 SiC 的功率半导体。许多基于 SiC 的功率半导体和竞争技术都是专用晶体管，它们可以在高电压下开关器件的电流。它们用于电力电子领域，可以实现系统中电力的转换和控制。

得益于其垂直架构，因此相较于氮化镓和硅，碳化硅可以承受更高的电压，能适用于 1000V 以上的应用市场。以硅而言，目前硅基 MOSFET 多应用在 1000V 以下，约 600~900V 之间，若是超过 1000V ，其芯片体积 (Chip Size) 会变得很大，以及切换损耗、寄生电容都会跟着提升，另外价格也会大涨，因此较不适用于 1000V 以上的应用。而 SiC 因其宽带隙技术脱颖而出。而与传统硅基器件相比， SiC 的击穿场强更是传统硅基器件的 10 倍，导热系数是传统硅基器件的 3 倍，具有极其强大的优势。

SiC 和 GaN 设计方式不同，耐压程度也因而有所差异。

罗姆在接受半导体行业观察采访时也表示，在功率元器件领域中， SiC 作为新一代材料备受瞩目，与传统使用的 Si 相比， SiC 元器件实现低导通电阻、高速开关、高温工作。且使用 SiC 元器件能让设备变得更小、功耗更低。因具备高耐压、高耐热性，使得之前不能使用的小空间和严酷环境下的安装成为可能。以汽车为例，应用于混合动力汽车、电动汽车，可大幅度降低油耗，扩大室内空间。用于太阳能发电时，功率损耗率能减少 50% ，有望为地球环境问题的缓解做出巨大贡献。这就使得这个新型材料器件非常适合于在电源、汽车、铁路、工业设备、家用消费电子设备等各个领域。尤其是今年来随着电动车等产业的发展要求，市场对 SiC 的需求大增。

据麦姆斯咨询报道， 2018 年全球将会有超过 20 家的汽车业者，在 OBC 中使用 SiC 肖特基二极体 (Schottky Diodes) 或 SiC MOSFET ；未来 SiC 功率半导体在 OBC 市场中有望以 CAGR 44% 的速度成长至 2023 年。麦姆斯继续指出，未来将有愈来愈多的汽车制造商会在主逆变器中采用 SiC 功率半导体，特别是中国车商，近几年更是纷纷考虑使用 SiC 功率元件，因此， 2017~2023 年， SiC 功率元件在主逆变器市场的 CAGR ，更可能高达 108% 。这就推动市场的爆发性进展。

从他们提供的数据我们可以看到，全球 SiC 功率半导体市场将从 2017 年的 3.02 亿美元，快速成长至 2023 年的 13.99 亿美元，年复合成长率达 29% 。

上游供应商加紧布局

面对这样一个成长态势， SiC 的上游供应链厂商正在积极布局。

首先在晶圆方面，目前全球仅约有三、四家业者（ Cree 、 Norstel 、新日铁住金等）能提供稳定的产量，但似乎这个领域正在面临不同的变化。

首先在全球 SiC 晶圆领头羊 Cree 方面，他们加快向汽车领域进军。

今年八月，该公司旗下的 Wolfspeed 宣布，推出用于电动汽车（ EV ）和可再生能源市场的新型稳健 SiC 半导体器件系列 E-Series 。据官方介绍， Wolfspeed 的 E 系列是第一个符合汽车 AEC-Q101 标准并具有 PPAP 功能的 SiC MOSFET 和二极管商用系列。该产品使其成为唯一一款符合高湿度和汽车资质的商用 SiC MOSFET 和二极管系列产品，可为当今电力市场提供最可靠，最耐腐蚀的元件。

而日企昭和电工则在最近一年多里发布了多次 SiC 扩产声明。

昭和电工表示，该公司之前分别于 2017 年 9 月、 2018 年 1 月宣布增产 SiC 晶圆，不过因 SiC 制电源控制晶片市场急速成长、为了因应来自顾客端旺盛的需求，因此决定对 SiC 晶圆进行第 3 度的增产投资。昭和电工 SiC 晶圆月产能甫于今年 (2018 年 )4 月从 3,000 片提高至 5,000 片 ( 第 1 次增产 ) ，且将在今年 9 月进一步提高至 7,000 片 ( 第 2 次增产 ) ，而进行第 3 度增产投资后，将在 2019 年 2 月扩增至 9,000 片的水准、达现行 (5,000 片 ) 的 1.8 倍。

在代工厂方面， X-Fab 在今年九月宣布，计划将其位于德克萨斯州 6 英寸 SiC 工艺工厂产能翻番，以满足客户对高效功率半导体器件日益增长的需求。为了使容量翻倍， X-Fab 德州工厂购买了第二台加热离子注入机，用于制造 6 英寸 SiC 晶圆。预计到在 2019 年第一季度及时生产，以满足预计的近期需求。

X-Fab 德州工厂的 Lloyd Whetzel 说： “ 随着 SiC 的日益普及，我们早就明白，提高离子注入能力是我们在 SiC 市场上的持续制造成功的关键。但这只是我们针对特定 SiC 制造工艺改进的总体资本计划的第一步。这体现了 X-Fab 对 SiC 行业的承诺，并保持我们在 SiC 铸造业务中的领导地位。 ”

来自我国台湾地区的晶圆代工厂汉磊在今年八月也宣布，决定扩大碳化硅（ SiC ）产能，董事会决议斥资 3.4 亿元新建置 6 吋 SiC 生产线，为台湾地区第一家率先扩增 SiC 产能的代工厂，预计明年下半年可以展开试产。据了解，汉磊目前已建立 4 吋 SiC 制程月产能约 1500 片，预计将现有 6 吋晶圆厂部分生产线改为 SiC 制程生产线，先把制程建立起来，以满足车载、工控产品等客户强劲需求，因 6 吋的 SiC 售价达 4000 美元（约 12 万台币），估计每月只要产出 2000 到 3000 片，带动营收就可望增加 2 、 3 亿元以上。

国产方面，也有玩家跃跃欲试。

根据公开资料显示，今年五月，上海瞻芯电子声称，他们制造的第一片国产 6 英寸碳化硅（ SiC ） MOSFET 晶圆正式面世。据介绍，该公司 2017 年 7 月 17 日在上海临港科技城正式注册成立；于 2017 年 10 月上旬完成工艺流程、器件和版图设计，在 10 月到 12 月间完成初步工艺试验；并且从 2017 年 12 月开始正式流片，在短短不到 5 个月内克服种种困难，成功地在一条成熟量产的 6 英寸工艺生产线上完成碳化硅（ SiC ） MOSFET 的制造流程。晶圆级测试结果表明，各项电学参数达到预期，为进一步完成工艺和器件设计的优化奠定了坚实基础。

而成立于 2006 年的北京天科合达更自称是亚太区碳化硅晶片生产制造先行者。

按照他们官方网站的介绍，北京天科合达在国内首次实现碳化硅晶体的产业化，打破了国外长期的技术封锁和垄断，向国内 60 余家科研机构批量供应晶片（包括半绝缘、导电、沿 c 轴和偏角度等），推动了碳化硅外延、器件等相关的基础研究，带动南车集团等 20 多家（包含新成立的 5 家）企业进入下游外延、器件和模块产业，在国内形成了完整的产业链，推动了我国宽禁带半导体产业的发展。

瀚天天成则是国内另一家专注于碳化硅外延晶片的中美合资高新技术企业。据 Digtimes 的报道，依赖于由大陆、美、日共同组成的顶尖研发技术团队。公司从 2011 年成立以来，已经形成三英寸四英寸以及六英寸的完整碳化硅半导体外延晶片生产线，并满足 600V 、 1200V 、 1700V 器件制作的需求。公司更是国内第一家提供商业化 6 英寸碳化硅外延片的供应商。公司更是预计在今年年底完成二期厂房的土地建设，在明年上半年逐步释放新产能。二期扩建预期实现十倍产能的增长，达产年可实现每年 30 万片的产能目标。

这些国内外的上游厂商正在推动 SiC 产业的进一步发展。

下游芯片厂的争相竞逐

为了更好地把握即将爆发的机会，下游的芯片厂也加码卡位。

以英飞凌为例，在今年二月，英飞凌科技股份公司与科锐公司签署一份碳化硅（ SiC ）晶圆长期供货战略协议。按照英飞凌首席执行官 Reinhard Ploss 指出： “ 我们对科锐公司的了解由来已久，它是一家强大可靠的合作伙伴，在业界享有良好声誉。凭借这份碳化硅晶圆长期供货协议，我们能够增强自身在汽车和工业功率控制等战略增长领域的优势，从而为客户创造更大价值。 ” 这是保证英飞凌在 SiC 批量出货前的有力支持。

至于日前收购的 Siltectra ，则是英飞凌为提供 SiC 芯片产量而做的一个决定。据介绍，该公司开发的 Cold Split 可有效处理晶体材料，并可大幅减少材料损耗。英飞凌将采用此 Cold Split 技术分割碳化硅 (SiC) 晶圆，使晶圆产出双倍的芯片数量。英飞凌执行长 Reinhard Ploss 也表示： “ 此次收购将协助我们利用新材料碳化矽扩展优异的产品组合。我们对系统的了解以及在薄晶圆方面的独特专业技术将和 Cold Split 技术及 Siltectra 的创新能力相辅相成。 Cold Split 技术有助于我们以更多的 SiC 晶圆量产 SiC 产品，进一步扩展在再生能源，以及推动 SiC 在电动车传动系统的使用率。 ”

率控制部门副总裁、大中华区副总裁于代辉在之前在接受半导体行业观察采访时也表示，英飞凌在 SiC 方面的研究已经超过了十五年，近年来更是投入三千五百万欧元对 SiC 设备和相关工艺的研发，并和可靠 6 英寸 SiC 晶圆供应商建立了可靠的合作关系，保证了其 SiC 晶圆的供应；再加上他们顶尖的研发和技术支持团队加持，英飞凌的 SiC 研发进展顺利，并推出了 CoolSiC 系列产品。

来到 SiC 的另一个重要玩家罗姆方面，作为功率元器件的新材料，罗姆很早就关注到