在當(dāng)前的全球碳化硅市場(chǎng)，8英寸無(wú)疑已成為熱度最高的話題之一。8英寸碳化硅的含金量，正在伴隨著終端應(yīng)用的降本需求持續(xù)增強(qiáng)而不斷上漲。
TrendForce集邦咨詢認(rèn)為，碳化硅從6英寸升級(jí)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，向8英寸轉(zhuǎn)型，是降低碳化硅器件成本的可行之法。同時(shí)，8英寸襯底厚度增加有助于在加工時(shí)保持幾何形狀，減少邊緣翹曲度，降低缺陷密度，從而提升良率，采用8英寸襯底能夠大幅降低單位綜合成本。
近年來(lái)，受益于新能源汽車、光儲(chǔ)充等產(chǎn)業(yè)火熱發(fā)展，碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模逐年擴(kuò)大，并將保持較快增速。TrendForce集邦咨詢最新《2024全球SiC Power Device市場(chǎng)分析報(bào)告》顯示，盡管純電動(dòng)汽車（BEV）銷量增速的明顯放緩已經(jīng)開(kāi)始影響到碳化硅供應(yīng)鏈，但作為未來(lái)電力電子技術(shù)的重要發(fā)展方向，碳化硅在汽車、可再生能源等功率密度和效率極其重要的應(yīng)用市場(chǎng)中仍然呈現(xiàn)加速滲透之勢(shì)，未來(lái)幾年整體市場(chǎng)需求將維持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，預(yù)估2028年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到91.7億美元（約648億人民幣）。
在碳化硅大批量導(dǎo)入各類應(yīng)用場(chǎng)景的規(guī)模效應(yīng)之下，降本對(duì)于各大廠商乃至整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義將得到凸顯，而8英寸碳化硅正是為降本增效而生。
在此背景下，碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商，包括材料（襯底/外延）、芯片/模塊、設(shè)備等各路玩家紛紛出手，劍指8英寸碳化硅，共同推動(dòng)了8英寸賽道的風(fēng)起云涌。在本文中，集邦化合物半導(dǎo)體將對(duì)全球碳化硅相關(guān)廠商在8英寸領(lǐng)域的最新進(jìn)展進(jìn)行匯總與淺析，為讀者勾勒出8英寸碳化硅發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)走向。
材料端：本土玩家圍攻國(guó)際大廠
作為碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的上游和源頭，材料性能、良率等決定了中游器件環(huán)節(jié)和下游應(yīng)用能否滿足市場(chǎng)需求，基于此，國(guó)內(nèi)外眾多碳化硅廠商在8英寸碳化硅材料細(xì)分領(lǐng)域加快了研發(fā)與擴(kuò)產(chǎn)腳步。
Wolfspeed
部分國(guó)際廠商在碳化硅領(lǐng)域擁有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在8英寸轉(zhuǎn)型方面動(dòng)作較快。作為碳化硅襯底的先驅(qū)和市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，Wolfspeed在全球范圍內(nèi)率先推出了8英寸碳化硅襯底，時(shí)間是在2015年。
為推進(jìn)8英寸碳化硅襯底量產(chǎn)及商業(yè)化，Wolfspeed斥資50億美元（約353億人民幣）在美國(guó)北卡羅萊納州查塔姆縣新建了一座工廠，主要生產(chǎn)8英寸碳化硅單晶襯底，預(yù)計(jì)2025年上半年開(kāi)始生產(chǎn)。通過(guò)該工廠，Wolfspeed將實(shí)現(xiàn)8英寸碳化硅襯底的批量供應(yīng)，并大幅提高碳化硅襯底產(chǎn)量，可達(dá)10倍。
羅姆
羅姆在碳化硅領(lǐng)域已有20多年開(kāi)發(fā)歷史，也是較早開(kāi)始研發(fā)8英寸碳化硅襯底的廠商之一，與Wolfspeed一樣，羅姆也在2015年推出了8英寸碳化硅襯底。
去年7月，羅姆宣布計(jì)劃在2024年末開(kāi)始在其位于日本宮崎縣的第二工廠生產(chǎn)8英寸碳化硅襯底，即藍(lán)碧石半導(dǎo)體宮崎第二工廠，該工廠原本是太陽(yáng)能技術(shù)公司Solar Frontier的原國(guó)富工廠。
Coherent
作為碳化硅襯底頭部廠商之一，Coherent（原名II-VI）同樣在2015年展示了8英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底，2019年又推出了半絕緣型8英寸碳化硅襯底。
今年10月，Coherent宣布推出其8英寸碳化硅外延片，目前其可出貨的產(chǎn)品為350μm和500μm的襯底和外延片產(chǎn)品。Coherent表示，新的8英寸碳化硅外延片采用尖端的厚度和摻雜均勻性設(shè)計(jì)，樹(shù)立了新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
Soitec
在碳化硅襯底技術(shù)方面有獨(dú)到之處的Soitec在2022年5月發(fā)布了8英寸碳化硅襯底產(chǎn)品，其在法國(guó)伯寧的新工廠已于2023年10月落成，計(jì)劃用于6英寸、8英寸SmartSiC晶圓制造。初期，該新工廠主要生產(chǎn)6英寸碳化硅晶圓，計(jì)劃從2024年開(kāi)始遷移到8英寸晶圓。
基于SmartSiC技術(shù)，Soitec分別和意法半導(dǎo)體、Resonac（原昭和電工）合作開(kāi)發(fā)碳化硅襯底制造技術(shù)，目標(biāo)均為采用Soitec的SmartSiC技術(shù)制造未來(lái)的8英寸碳化硅襯底。
住友金屬
今年9月，住友金屬礦山株式會(huì)社（以下簡(jiǎn)稱：住友金屬）及其全資子公司Sicoxs Coparation宣布，將在Sicoxs的Ohkuchi工廠建設(shè)一條新的8英寸SiCkrest大規(guī)模生產(chǎn)線，SiCkrest為直接鍵合的碳化硅襯底。目前，住友金屬8英寸SiCkrest碳化硅襯底已開(kāi)始向客戶發(fā)送樣品進(jìn)行認(rèn)證。
據(jù)悉，SiCkrest使用一種獨(dú)特的鍵合技術(shù)來(lái)創(chuàng)建兩層晶片，通過(guò)在低電阻多晶碳化硅支撐基板上鍵合一層高質(zhì)量的單晶碳化硅薄層，這些產(chǎn)品能夠在保持單晶碳化硅特性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)基板的低電阻和減少電流衰減。
Resonac（原昭和電工）
Resonac在外延領(lǐng)域進(jìn)展較快，據(jù)日媒此前報(bào)道，Resonac的8英寸碳化硅外延片品質(zhì)已經(jīng)達(dá)到了6英寸產(chǎn)品的同等水平。目前，其正在通過(guò)提高生產(chǎn)效率來(lái)降低成本，樣品評(píng)估已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化的最后階段，預(yù)計(jì)一旦成本優(yōu)勢(shì)超過(guò)6英寸產(chǎn)品，Resonac就會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)型生產(chǎn)8英寸產(chǎn)品。
與此同時(shí)，Resonac子公司Resonac Corporation已開(kāi)始在日本山形縣東根市的山形工廠建造碳化硅晶圓（襯底及外延）新生產(chǎn)大樓，奠基儀式已于9月12日舉行。該新工廠預(yù)計(jì)將于2025年第三季度完工?；诖藬U(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目，Resonac將在2025年開(kāi)始量產(chǎn)8英寸碳化硅襯底。
日本礙子
同在9月，日本礙子株式會(huì)社（NGK）在其官網(wǎng)宣布，已成功制備出直徑為8英寸的SiC襯底。
日本礙子表示，減少SiC襯底中的BPD是提高SiC功率器件產(chǎn)量和可靠性的重要手段。其開(kāi)發(fā)出了一種工藝，利用其陶瓷加工技術(shù)在多個(gè)襯底上生長(zhǎng)具有低BPD密度的4H-SiC晶體。
國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)起步較晚，整體上與國(guó)際先進(jìn)水平尚有一定的差距，但在國(guó)內(nèi)新能源汽車、光儲(chǔ)充、軌道交通、工業(yè)等終端應(yīng)用需求的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)碳化硅廠商如沐春風(fēng)，群雄并起，正在加速追趕國(guó)際大廠，尤其是在襯底/外延細(xì)分領(lǐng)域，本土企業(yè)已大有與國(guó)際知名廠商分庭抗禮之勢(shì)。
天科合達(dá)
作為國(guó)內(nèi)碳化硅襯底頭部廠商之一，天科合達(dá)在2022年研發(fā)成功并發(fā)布了8英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底，截至目前，天科合達(dá)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了8英寸碳化硅襯底的小批量量產(chǎn)，并且在下游客戶端驗(yàn)證方面取得了積極進(jìn)展。
當(dāng)前，天科合達(dá)有多個(gè)碳化硅襯底項(xiàng)目正在推進(jìn)中，在今年8月最新披露的項(xiàng)目中，其8英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底年產(chǎn)能達(dá)13.5萬(wàn)片。
天岳先進(jìn)
作為國(guó)內(nèi)最早從事碳化硅襯底制備的企業(yè)之一，天岳先進(jìn)在2012年突破了2英寸碳化硅技術(shù)，2015年開(kāi)始量產(chǎn)4英寸碳化硅襯底，2017年進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了6英寸碳化硅技術(shù)的突破，并在2022年通過(guò)自主擴(kuò)徑實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)8英寸碳化硅襯底的制備，在此基礎(chǔ)上，天岳先進(jìn)已在2023年實(shí)現(xiàn)8英寸碳化硅襯底的小批量銷售。
與此同時(shí)，天岳先進(jìn)不斷進(jìn)行8英寸產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新，推進(jìn)包括導(dǎo)電型碳化硅用粉料高效合成、高質(zhì)量導(dǎo)電型碳化硅晶體生長(zhǎng)、高效碳化硅拋光、8英寸寬禁帶碳化硅半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)及襯底加工關(guān)鍵技術(shù)等研發(fā)項(xiàng)目。天岳先進(jìn)目前能夠以PVT法批量制備8英寸襯底，是國(guó)際上較少掌握了液相法制備技術(shù)的企業(yè)之一。
過(guò)去十多年來(lái)，天岳先進(jìn)一直保持高強(qiáng)度的研發(fā)投入。2020年以來(lái)，其研發(fā)費(fèi)用率始終維持在10%以上，2022年達(dá)到了30.6%。
今年7月，天岳先進(jìn)發(fā)布公告稱，其擬以簡(jiǎn)易程序向特定對(duì)象發(fā)行股票，募集資金總額不超過(guò)3億元（含本數(shù)），扣除相關(guān)發(fā)行費(fèi)用后的募集資金凈額將用于投資8英寸車規(guī)級(jí)碳化硅襯底制備技術(shù)提升項(xiàng)目。由此可見(jiàn)，天岳先進(jìn)將在8英寸襯底技術(shù)研發(fā)方面持續(xù)加大投入，強(qiáng)化自身優(yōu)勢(shì)。
三安光電
近年來(lái)，三安光電通過(guò)其全資子公司湖南三安全面發(fā)力碳化硅領(lǐng)域。在6英寸碳化硅襯底已實(shí)現(xiàn)向國(guó)內(nèi)外客戶批量出貨的基礎(chǔ)上，湖南三安在2024年已完成8英寸襯底外延工藝調(diào)試并向重點(diǎn)海外客戶送樣驗(yàn)證。
與此同時(shí)，三安光電持續(xù)加碼8英寸襯底產(chǎn)能，為推進(jìn)其與意法半導(dǎo)體合資建設(shè)的8英寸碳化硅器件廠項(xiàng)目落地實(shí)施，三安光電獨(dú)立投資70億元配套建設(shè)一座8英寸碳化硅襯底廠，專業(yè)從事碳化硅晶圓生長(zhǎng)、襯底制造，規(guī)劃年產(chǎn)8英寸碳化硅襯底達(dá)48萬(wàn)片。近期，該8英寸碳化硅襯底廠已點(diǎn)亮通線。
科友半導(dǎo)體
科友半導(dǎo)體在今年9月成功實(shí)現(xiàn)8英寸高品質(zhì)碳化硅襯底的批量制備，通過(guò)優(yōu)化電阻爐溫場(chǎng)、引入緩沖層優(yōu)化長(zhǎng)晶工藝、優(yōu)化原料區(qū)域溫度分布，發(fā)揮了電阻加熱式PVT法碳化硅單晶穩(wěn)定生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)。
檢測(cè)表明，科友半導(dǎo)體8英寸碳化硅襯底產(chǎn)品總腐蝕坑密度控制在2000個(gè)cm-2左右，TSD與BPD位錯(cuò)缺陷密度得到有效降低，占同期產(chǎn)出襯底的比例在八成以上。
科友半導(dǎo)體曾在今年3月與俄羅斯N公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，開(kāi)展“八英寸碳化硅完美籽晶”項(xiàng)目合作。通過(guò)與俄羅斯N公司的合作，科友半導(dǎo)體將研發(fā)獲得“無(wú)微管，低位錯(cuò)”完美籽晶，應(yīng)用品質(zhì)優(yōu)異的籽晶進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，會(huì)進(jìn)一步大幅降低八英寸碳化硅晶體內(nèi)部的微管、位錯(cuò)等缺陷密度，從而提高晶體生長(zhǎng)的質(zhì)量和良率。
南砂晶圓
早在2022年9月，南砂晶圓就聯(lián)合山東大學(xué)成功實(shí)現(xiàn)8英寸導(dǎo)電型4H-SiC單晶和襯底的制備，采用物理氣相傳輸法（PVT）擴(kuò)徑制備了8英寸導(dǎo)電型4H-SiC單晶，并加工成厚度為520μm的8英寸4H-SiC襯底。
而在今年6月，南砂晶圓8英寸碳化硅單晶和襯底項(xiàng)目正式投產(chǎn)，意味著南砂晶圓已具備8英寸碳化硅襯底量產(chǎn)能力，該項(xiàng)目規(guī)劃打造全國(guó)最大的8英寸碳化硅襯底生產(chǎn)基地，計(jì)劃于2025年實(shí)現(xiàn)滿產(chǎn)達(dá)產(chǎn)。
世紀(jì)金芯
今年2月，世紀(jì)金芯8英寸碳化硅加工線正式貫通并進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段。世紀(jì)金芯開(kāi)發(fā)的8英寸SiC單晶生長(zhǎng)技術(shù)可重復(fù)生長(zhǎng)出4H晶型100%、直徑大于200mm、厚度超過(guò)10mm的晶體。
在8英寸碳化硅襯底技術(shù)研發(fā)方面取得突破的基礎(chǔ)上，世紀(jì)金芯在4月與日本某客戶簽訂碳化硅襯底訂單。按照協(xié)議約定，世紀(jì)金芯將于2024年、2025年、2026年連續(xù)三年向該客戶交付8英寸碳化硅襯底共13萬(wàn)片，訂單價(jià)值約2億美元（約14.22億人民幣）。
合盛硅業(yè)
合盛硅業(yè)6英寸襯底和外延片已得到國(guó)內(nèi)多家下游器件客戶的驗(yàn)證，并順利開(kāi)發(fā)了日韓、歐美客戶。基于6英寸的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，合盛硅業(yè)8英寸碳化硅襯底研發(fā)進(jìn)展順利，并實(shí)現(xiàn)了樣品的產(chǎn)出，目前正在推進(jìn)8英寸襯底的量產(chǎn)。
青禾晶元
今年4月，青禾晶元通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，在碳化硅鍵合襯底的研發(fā)上取得重要進(jìn)展，在國(guó)內(nèi)率先成功制備了8英寸碳化硅鍵合襯底。
據(jù)悉，碳化硅鍵合襯底技術(shù)可以將高、低質(zhì)量碳化硅襯底進(jìn)行鍵合集成，有效利用低質(zhì)量長(zhǎng)晶襯底，與長(zhǎng)晶技術(shù)一同推進(jìn)碳化硅材料成本的降低。半導(dǎo)體異質(zhì)集成技術(shù)可以提高碳化硅良率，而青禾晶元是國(guó)內(nèi)少數(shù)幾家使用該技術(shù)大幅提高碳化硅良率的公司之一，極具市場(chǎng)稀缺性。
粵海金
粵海金在去年11月宣布，其在自主研制的碳化硅單晶生長(zhǎng)爐上成功制備出直徑超過(guò)205毫米的8英寸導(dǎo)電型碳化硅晶體，晶體表面光滑無(wú)缺陷，厚度超過(guò)20毫米，同時(shí)已經(jīng)順利加工出8英寸碳化硅襯底片。
而在外延領(lǐng)域，天域半導(dǎo)體、瀚天天成、百識(shí)電子、?？瓢雽?dǎo)體等廠商都已具備8英寸碳化硅外延片量產(chǎn)能力。由此可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)已有不少碳化硅廠商正在全面發(fā)力8英寸碳化硅材料，并或多或少取得了一定的成果。
據(jù)集邦化合物半導(dǎo)體不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)已有十多家企業(yè)已涉足8英寸碳化硅材料細(xì)分賽道，且都取得了一定的進(jìn)展，部分廠商正處于研發(fā)階段，部分廠商8英寸碳化硅襯底/外延已出樣，還有部分玩家已具備量產(chǎn)能力，正在尋求出貨機(jī)會(huì)。
盡管國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)起步較晚，甚至有很多企業(yè)是近幾年新成立的初創(chuàng)公司，沒(méi)有部分國(guó)際大廠數(shù)十年的深厚技術(shù)積淀，但國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)產(chǎn)學(xué)研協(xié)作之風(fēng)盛行，部分碳化硅材料初創(chuàng)企業(yè)通過(guò)與高校、科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)合作，一躍成為碳化硅材料領(lǐng)域“小巨人”。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)廠商在8英寸碳化硅襯底/外延領(lǐng)域的快速突破是有目共睹的，也為未來(lái)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代甚至進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。
多位行業(yè)人士均表示，國(guó)內(nèi)碳化硅企業(yè)特別是在襯底制備領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)襯底企業(yè)的6英寸以及8英寸產(chǎn)品，無(wú)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(jìng)爭(zhēng)力。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，國(guó)內(nèi)頭部襯底企業(yè)將成為國(guó)際市場(chǎng)8英寸襯底的主要供應(yīng)商，市場(chǎng)占比遠(yuǎn)超目前的6英寸。
器件端：國(guó)際巨頭商用在即，本土廠商加速追趕
在8英寸碳化硅襯底/外延細(xì)分領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)廠商進(jìn)步較快，已具備與國(guó)際大廠爭(zhēng)奪市場(chǎng)需求的實(shí)力，但在器件端，本土廠商整體與國(guó)際對(duì)手們差距較大。目前，意法半導(dǎo)體、英飛凌、安森美等正在加速推進(jìn)商用進(jìn)程，而部分國(guó)內(nèi)廠商正在加緊追趕。
Wolfspeed
作為全球碳化硅襯底龍頭，Wolfspeed在器件領(lǐng)域也占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。Wolfspeed位于美國(guó)紐約的莫霍克谷工廠是全球首家且最大的8英寸碳化硅器件工廠。今年6月官方表示，莫霍克谷8英寸碳化硅晶圓工廠的利用率達(dá)到了20%。在此基礎(chǔ)上，Wolfspeed莫霍克谷器件工廠已向中國(guó)終端客戶批量出貨碳化硅MOSFET。
Wolfspeed披露的信息表明，莫霍克谷工廠的8英寸碳化硅晶圓制造成本明顯低于其旗下達(dá)勒姆6英寸碳化硅晶圓廠。為進(jìn)一步降低成本、加速8英寸轉(zhuǎn)型，Wolfspeed計(jì)劃關(guān)閉達(dá)勒姆工廠。
意法半導(dǎo)體
近年來(lái)，意法半導(dǎo)體加速拓展車用碳化硅業(yè)務(wù)，已先后與汽車Tier-1廠商采埃孚、新能源車企理想汽車等達(dá)成碳化硅器件供貨協(xié)議。為提升競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)更大發(fā)展，意法半導(dǎo)體計(jì)劃在2025年將碳化硅產(chǎn)品全面升級(jí)為8英寸。
為保障8英寸產(chǎn)能，意法半導(dǎo)體與三安光電合資在重慶建設(shè)8英寸碳化硅器件廠，預(yù)計(jì)今年11月底將整體通線，2025年完成階段性建設(shè)并逐步投產(chǎn)，2028年達(dá)產(chǎn)，規(guī)劃達(dá)產(chǎn)后生產(chǎn)8英寸碳化硅晶圓1萬(wàn)片/周。
此外，意法半導(dǎo)體將于意大利西西里島卡塔尼亞投資50億歐元（約386億人民幣）新建一座8英寸碳化硅超級(jí)半導(dǎo)體晶圓廠，新工廠計(jì)劃于2026年投產(chǎn)。
英飛凌
目前，在碳化硅功率器件應(yīng)用規(guī)模最大的新能源汽車市場(chǎng)，英飛凌已經(jīng)將小米、零跑等知名廠商發(fā)展成為合作伙伴。在同行們紛紛進(jìn)軍8英寸賽道時(shí)，英飛凌自然也有相關(guān)動(dòng)作。
今年8月，英飛凌宣布其位于馬來(lái)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(dòng)運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)2025年可實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。在此基礎(chǔ)上，未來(lái)五年英飛凌將追加投資50億歐元大幅擴(kuò)建居林第三工廠（Module Three）的二期建設(shè)，致力于將該工廠打造成為全球最大且最具競(jìng)爭(zhēng)力的8英寸碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓廠。
安森美
在新能源汽車市場(chǎng)，安森美已與極氪、理想、大眾等廠商簽署了碳化硅產(chǎn)品相關(guān)協(xié)議，在車用碳化硅領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。
基于供貨需求的持續(xù)增長(zhǎng)，安森美位于韓國(guó)富川的碳化硅晶圓廠于2023年完成擴(kuò)建，計(jì)劃于2025年完成相關(guān)技術(shù)驗(yàn)證后過(guò)渡到8英寸生產(chǎn)，屆時(shí)產(chǎn)能將擴(kuò)大到當(dāng)前規(guī)模的10倍。此外，安森美宣布將在捷克共和國(guó)建造先進(jìn)的垂直整合碳化硅制造工廠。
羅姆
在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域有較深厚積累的羅姆，也將目光瞄準(zhǔn)了中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)，并在今年7月與長(zhǎng)城汽車旗下芯動(dòng)半導(dǎo)體簽署了以碳化硅為核心的車載功率模塊戰(zhàn)略合作伙伴協(xié)議。
產(chǎn)能方面，羅姆目前在日本擁有四個(gè)基于碳化硅的功率半導(dǎo)體生產(chǎn)基地，分別位于京都總部、福岡縣筑后工廠和長(zhǎng)濱工廠以及宮崎第一工廠。2020年末，羅姆在日本福岡縣筑后工廠建設(shè)了碳化硅新廠房，已于2022年開(kāi)始量產(chǎn)6英寸晶圓，后續(xù)可以切換為8英寸晶圓產(chǎn)線。在PCIM Asia 2024國(guó)際電力元件、可再生能源管理展覽會(huì)上，羅姆相關(guān)人員表示，預(yù)計(jì)在2025年量產(chǎn)八英寸碳化硅晶圓。
三菱電機(jī)
近年來(lái)，三菱電機(jī)持續(xù)加大碳化硅領(lǐng)域布局力度。其在2023年10月已確定向Coherent獨(dú)立運(yùn)營(yíng)碳化硅業(yè)務(wù)的子公司投資5億美元，隨后在當(dāng)年12月發(fā)行300億日元額度的綠色債券，籌集資金將用于三菱電機(jī)的碳化硅功率半導(dǎo)體制造的設(shè)備投資、研發(fā)以及投融資。
為響應(yīng)強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求，三菱電機(jī)位于熊本縣正在建設(shè)的8英寸碳化硅晶圓廠將提前開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。該工廠的運(yùn)作日期從2026年4月變更為2025年11月，運(yùn)營(yíng)時(shí)間提前了約5個(gè)月。
富士電機(jī)
在碳化硅加速“上車”趨勢(shì)下，富士電機(jī)順勢(shì)推出了碳化硅模塊產(chǎn)品。
為順應(yīng)8英寸潮流，富士電機(jī)宣布在未來(lái)三年（2024至2026財(cái)年）投資2000億日元用于碳化硅功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)，包括在松本工廠（位于長(zhǎng)野縣松本市）新建一條生產(chǎn)線。這產(chǎn)線預(yù)計(jì)將在2027年投入運(yùn)營(yíng)，生產(chǎn)使用8英寸大型晶圓的碳化硅功率半導(dǎo)體。
國(guó)際大廠8英寸碳化硅晶圓產(chǎn)線建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中，國(guó)內(nèi)也有部分廠商在8英寸碳化硅器件方面進(jìn)展較快，相關(guān)項(xiàng)目在今年年底到明年進(jìn)入投產(chǎn)階段。但在投建8英寸項(xiàng)目的廠商數(shù)量、投資規(guī)模、規(guī)劃產(chǎn)能等方面，國(guó)內(nèi)碳化硅器件廠商與國(guó)際巨頭尚有一定的差距，未來(lái)需要全面加大投入力度。
士蘭微
今年5月，士蘭微8英寸碳化硅功率器件項(xiàng)目簽約落地福建省廈門(mén)市海滄區(qū)。一個(gè)月后的6月18日，該項(xiàng)目在廈門(mén)市海滄區(qū)正式開(kāi)工。目前，該項(xiàng)目已進(jìn)入土方工程收尾階段，一期項(xiàng)目預(yù)計(jì)將于2025年三季度末初步通線，四季度試生產(chǎn)。
士蘭微8英寸碳化硅功率器件項(xiàng)目總投資120億元，分兩期建設(shè)，其中，一期項(xiàng)目總投資70億元，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)42萬(wàn)片8英寸碳化硅功率器件芯片。兩期全部建成投產(chǎn)后，將形成年產(chǎn)72萬(wàn)片8英寸碳化硅功率器件芯片的生產(chǎn)能力。
芯聯(lián)集成
芯聯(lián)集成擁有一條8英寸碳化硅晶圓試驗(yàn)線，其8英寸碳化硅晶圓工程批已于今年4月20日下線，計(jì)劃今年四季度開(kāi)始正式向客戶送樣，2025年進(jìn)入規(guī)模量產(chǎn)。
截至2023年12月，芯聯(lián)集成6英寸碳化硅MOSFET產(chǎn)線已實(shí)現(xiàn)月產(chǎn)出5000片以上。2024年下半年，預(yù)計(jì)芯聯(lián)集成碳化硅產(chǎn)品的出貨量將從當(dāng)前的每月5000至6000片提升至10000片，相應(yīng)的收入有望超10億元。8英寸有望成為芯聯(lián)集成新的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)點(diǎn)。
方正微電子
方正微電子當(dāng)前有兩個(gè)Fab。其中，F(xiàn)ab1已實(shí)現(xiàn)6英寸碳化硅晶圓9000片/月的生產(chǎn)能力，到2024年底，這一數(shù)字預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)至每月1.4萬(wàn)片。
而Fab2的8英寸碳化硅晶圓生產(chǎn)線預(yù)計(jì)將于2024年底通線，長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃產(chǎn)能為6萬(wàn)片/月。
目前來(lái)看，2025年將是意法半導(dǎo)體、英飛凌、安森美、羅姆等國(guó)際功率器件大廠量產(chǎn)8英寸碳化硅晶圓的關(guān)鍵年，而國(guó)內(nèi)士蘭微、方正微等少數(shù)企業(yè)也有望在2025年在8英寸碳化硅晶圓量產(chǎn)方面取得一定的進(jìn)展。
設(shè)備端：國(guó)際大廠持續(xù)出貨，本土企業(yè)多點(diǎn)開(kāi)花
與器件端相比，本土廠商在8英寸碳化硅設(shè)備方面頻傳喜訊，發(fā)展形勢(shì)一片大好。在愛(ài)思強(qiáng)等國(guó)際廠商不斷簽單出貨的同時(shí)，國(guó)內(nèi)碳化硅設(shè)備廠商在技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)拓展等方面持續(xù)突破。
愛(ài)思強(qiáng)
早在2022年，愛(ài)思強(qiáng)就發(fā)布了G10-SiC設(shè)備，該設(shè)備支持8英寸碳化硅晶圓生產(chǎn)，并已成為愛(ài)思強(qiáng)業(yè)績(jī)發(fā)展的一大強(qiáng)勁增長(zhǎng)引擎。
Wolfspeed在2023年Q3-Q4期間與愛(ài)思強(qiáng)簽訂了多個(gè)G10-SiC設(shè)備訂單。愛(ài)思強(qiáng)G10-SiC設(shè)備為Wolfspeed 8英寸材料工廠John Palmour碳化硅制造中心提供支持，助力Wolfspeed進(jìn)一步加大、加快8英寸碳化硅晶圓的生產(chǎn)。
今年7月愛(ài)思強(qiáng)曾表示，在上半年市場(chǎng)整體表現(xiàn)疲弱的情況下，其G10產(chǎn)品系列驅(qū)動(dòng)公司訂單需求增長(zhǎng)。7月16日，愛(ài)思強(qiáng)宣布安世半導(dǎo)體訂購(gòu)了其用于8英寸碳化硅量產(chǎn)的新型G10-SiC設(shè)備。
ASM
今年10月，在首屆灣芯展（SEMiBAY 2024）期間，ASM最新推出了適用于碳化硅外延的新型雙腔機(jī)臺(tái)PE2O8。該機(jī)臺(tái)采用獨(dú)立雙腔設(shè)計(jì)，兼容6英寸和8英寸晶圓，可實(shí)現(xiàn)增加產(chǎn)量的同時(shí)，降低成本。
目前，ASM已向全球多家碳化硅功率器件制造商交付了PE2O8機(jī)臺(tái)，助力客戶逐漸從6英寸晶圓向8英寸過(guò)渡。
晶升股份
8月7日，晶升股份在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示，其第一批8英寸碳化硅長(zhǎng)晶設(shè)備已于2024年7月在重慶完成交付。這意味著晶升股份8英寸碳化硅長(zhǎng)晶設(shè)備已完成驗(yàn)證，開(kāi)啟了批量交付進(jìn)程。
在8英寸轉(zhuǎn)型趨勢(shì)下，晶升股份正在全面布局8英寸碳化硅產(chǎn)線相關(guān)設(shè)備，除了長(zhǎng)晶設(shè)備外，晶升股份針對(duì)外延、切片等工藝流程也在設(shè)備方面取得了一定進(jìn)展。
晶盛機(jī)電
晶盛機(jī)電今年3月在SEMICON China 2024上海國(guó)際半導(dǎo)體展期間發(fā)布了8英寸雙片式碳化硅外延設(shè)備、8英寸碳化硅量測(cè)設(shè)備等8英寸碳化硅設(shè)備，意味著晶盛機(jī)電正在從長(zhǎng)晶、檢測(cè)等環(huán)節(jié)加大8英寸碳化硅設(shè)備細(xì)分領(lǐng)域布局力度。
在設(shè)備研發(fā)基礎(chǔ)上，晶盛機(jī)電正在建設(shè)實(shí)施年產(chǎn)25萬(wàn)片6英寸及5萬(wàn)片8英寸碳化硅襯底的產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。
高測(cè)股份
高測(cè)股份在2021年首次將金剛線切割技術(shù)引入碳化硅材料切割。2022年底，高測(cè)股份推出適用于8英寸碳化硅襯底切割的碳化硅金剛線切片機(jī)，將金剛線切割技術(shù)引入8英寸碳化硅領(lǐng)域，對(duì)比砂漿切割產(chǎn)能提升118%，成本降低26%。
去年11月，高測(cè)股份8英寸碳化硅金剛線切片機(jī)獲得新訂單，基本覆蓋新增8英寸金剛線切片產(chǎn)能需求。而在今年3月，高測(cè)股份8英寸半導(dǎo)體金剛線切片機(jī)再簽新訂單，設(shè)備交付后將發(fā)往歐洲某半導(dǎo)體企業(yè)，這是高測(cè)股份半導(dǎo)體設(shè)備收獲的首個(gè)海外客戶。
優(yōu)睿譜
優(yōu)睿譜已研制出6/8寸碳化硅襯底位錯(cuò)、微管檢測(cè)設(shè)備SICD200，6/8寸碳化硅襯底邊緣、宏觀缺陷檢測(cè)設(shè)備SICE200，6/8寸硅/碳化硅晶圓襯底及同質(zhì)外延片電阻率（載流子濃度）測(cè)量設(shè)備SICV200，6/8寸硅/碳化硅晶圓元素濃度與外延膜厚量測(cè)設(shè)備Eos200/Eos200+等各類碳化硅檢測(cè)設(shè)備。
目前，優(yōu)睿譜旗下多款8英寸碳化硅相關(guān)設(shè)備已獲得客戶訂單，正在持續(xù)供貨中。
優(yōu)晶科技
今年6月，據(jù)優(yōu)晶科技官微披露，其8英寸電阻法碳化硅單晶生長(zhǎng)設(shè)備獲行業(yè)專家認(rèn)可，成功通過(guò)技術(shù)鑒定評(píng)審。鑒定委員會(huì)認(rèn)為，優(yōu)晶科技8英寸電阻法碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備及工藝成果技術(shù)難度大，創(chuàng)新性強(qiáng)，突破了國(guó)內(nèi)大尺寸晶體生長(zhǎng)技術(shù)瓶頸，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
優(yōu)晶科技專注于大尺寸（6英寸及以上）導(dǎo)電型碳化硅晶體生長(zhǎng)設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。該公司于2019年成功研制出6英寸電阻法碳化硅單晶生長(zhǎng)設(shè)備，目前已推出至第四代機(jī)型，也適用于8英寸量產(chǎn)。
連科半導(dǎo)體
連科半導(dǎo)體也正在發(fā)力碳化硅長(zhǎng)晶設(shè)備。今年5月，連科半導(dǎo)體發(fā)布新一代8英寸碳化硅長(zhǎng)晶爐，正式實(shí)現(xiàn)了大尺寸碳化硅襯底設(shè)備的供應(yīng)。
作為連科半導(dǎo)體母公司，連城數(shù)控2023年在8英寸碳化硅感應(yīng)爐、碳化硅退火爐設(shè)備及工藝上取得了一定的突破。
目前，國(guó)內(nèi)部分碳化硅廠商正在積極研發(fā)8英寸碳化硅設(shè)備，還有部分廠商相關(guān)產(chǎn)品已進(jìn)入商業(yè)化階段，并獲得了國(guó)內(nèi)外客戶訂單，已經(jīng)對(duì)國(guó)際廠商碳化硅設(shè)備業(yè)務(wù)形成了一定的挑戰(zhàn)，未來(lái)有望持續(xù)蠶食國(guó)際對(duì)手們的市場(chǎng)份額。
8英寸大規(guī)模應(yīng)用尚需時(shí)日
從材料端來(lái)看，國(guó)內(nèi)外眾多碳化硅廠商都已成功制備出8英寸襯底，不少?gòu)S商甚至已經(jīng)具備了量產(chǎn)能力或已經(jīng)小批量出貨，似乎8英寸時(shí)代已然來(lái)臨，但事實(shí)并非如此。
目前，6英寸碳化硅襯底仍然是襯底市場(chǎng)的絕對(duì)主力，正在持續(xù)大規(guī)模出貨，而部分廠商的8英寸試產(chǎn)或小批量量產(chǎn)與6英寸的大規(guī)模應(yīng)用在良率、成本等方面有著本質(zhì)的差別，8英寸的起量仍然有較大阻力。
8英寸碳化硅襯底的第一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)是籽晶，雖然可以用激光切割然后拼接的方法來(lái)制作籽晶，但拼接位置的缺陷幾乎難以去除，可以做晶體生長(zhǎng)基礎(chǔ)研究，無(wú)法用于大規(guī)模量產(chǎn)。量產(chǎn)用的籽晶還是需要慢慢的擴(kuò)出來(lái)，在擴(kuò)的過(guò)程中保留品質(zhì)好的晶體進(jìn)行優(yōu)選繁衍，這個(gè)過(guò)程是非常耗時(shí)的，沒(méi)有好的籽晶就不可能繁衍出好的晶體。
除了生長(zhǎng)8英寸碳化硅單晶技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，目前產(chǎn)業(yè)界在磨拋等后道工序也存在技術(shù)難點(diǎn)。目前，主要是通過(guò)單面磨削和化學(xué)機(jī)械拋光的方式實(shí)現(xiàn)大尺寸碳化硅襯底的磨拋加工，但是較低的良率以及加工效率是其亟待解決的難題，當(dāng)前業(yè)內(nèi)8英寸碳化硅襯底磨拋良率僅為40-50%。
值得一提的是，國(guó)內(nèi)中機(jī)新材等廠商已在碳化硅晶圓研磨拋光應(yīng)用領(lǐng)域取得一定的技術(shù)突破，并將團(tuán)聚金剛石研磨材料等產(chǎn)品引入了天岳先進(jìn)、南砂晶圓、同光股份等襯底廠商旗下產(chǎn)線，有助于推動(dòng)8英寸碳化硅襯底量產(chǎn)進(jìn)程。
價(jià)格也是影響8英寸起量的一個(gè)重要因素。近期據(jù)市場(chǎng)消息，今年國(guó)內(nèi)主流6英寸碳化硅襯底報(bào)價(jià)參照國(guó)際市場(chǎng)每片750-800美元的價(jià)格，價(jià)格跌幅近三成。TrendForce集邦咨詢分析師曾指出，這幾年間，隨著中國(guó)廠商進(jìn)入到整個(gè)碳化硅市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中，更是加速了整個(gè)碳化硅市場(chǎng)襯底價(jià)格的下降。
針對(duì)價(jià)格變化現(xiàn)象，天岳先進(jìn)董事長(zhǎng)、總經(jīng)理宗艷民稱，碳化硅襯底價(jià)格會(huì)下降，這一方面是由于技術(shù)的提升和規(guī)?；?yīng)推動(dòng)襯底成本的下降；另一方面，目前碳化硅襯底價(jià)格比硅襯底高，而價(jià)格下降有助于下游應(yīng)用的擴(kuò)展，推動(dòng)碳化硅更加廣闊的滲透應(yīng)用。
隨著6英寸碳化硅襯底價(jià)格持續(xù)下滑，碳化硅確實(shí)會(huì)向更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行滲透，但也在一定程度上延緩了8英寸襯底的應(yīng)用滲透與市場(chǎng)份額提升。外延與襯底相輔相成，只有8英寸襯底開(kāi)始大規(guī)模量產(chǎn)，外延產(chǎn)品才會(huì)隨之起量。
從器件端來(lái)看，除Wolfspeed已實(shí)現(xiàn)8英寸碳化硅器件商用外，得益于在6英寸碳化硅器件方面的積淀，意法半導(dǎo)體、英飛凌、安森美等巨頭都將在2025年完成8英寸碳化硅晶圓廠投產(chǎn)。
從技術(shù)方面來(lái)看，在功率半導(dǎo)體制造的離子注入、薄膜沉積、介質(zhì)刻蝕、金屬化等環(huán)節(jié)，8英寸碳化硅與6英寸碳化硅的差距不大。在6英寸碳化硅器件制造方面擁有成熟技術(shù)的部分國(guó)際廠商，將更快完成8英寸碳化硅器件項(xiàng)目的落地實(shí)施。
目前，國(guó)際大廠均相當(dāng)重視碳化硅器件技術(shù)研發(fā)，例如：意法半導(dǎo)體近期官宣推出第四代STPOWER碳化硅MOSFET技術(shù)，持續(xù)的技術(shù)升級(jí)迭代帶來(lái)了更好的性能和更高的效率，也有利于推進(jìn)8英寸器件的商用進(jìn)程。
從設(shè)備端來(lái)看，完整的碳化硅產(chǎn)線涉及各類設(shè)備，每一個(gè)類別的設(shè)備都有廣闊的應(yīng)用空間，給了設(shè)備廠商更多機(jī)會(huì)，競(jìng)爭(zhēng)情況反而沒(méi)有襯底、器件細(xì)分賽道那般激烈。隨著8英寸襯底、器件相關(guān)項(xiàng)目陸續(xù)落地實(shí)施，又給設(shè)備廠帶來(lái)了一大波紅利。
愛(ài)思強(qiáng)等國(guó)際設(shè)備廠商較早推出了8英寸碳化硅設(shè)備，并已大批量出貨，目前正在持續(xù)簽單，而國(guó)內(nèi)廠商在長(zhǎng)晶、切磨拋、量測(cè)等設(shè)備方面正在全面發(fā)力，并都或多或少取得了一些進(jìn)展，有望在8英寸轉(zhuǎn)型浪潮中占據(jù)一席之地。
TrendForce集邦咨詢研究數(shù)據(jù)表明，目前8英寸的產(chǎn)品市占率不到2%，并預(yù)測(cè)2027年市場(chǎng)份額將成長(zhǎng)到20%左右。這意味著8英寸碳化硅產(chǎn)品仍然需要一定的時(shí)間贏得市場(chǎng)和用戶認(rèn)可，并逐步替代6英寸成為產(chǎn)業(yè)新的主角。（文：集邦化合物半導(dǎo)體Zac）
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