2024 年 6 月 28 日至 29 日,以“跨越边界 新质未来”为主题的第八届集微半导体大会在厦门顺利召开。
作为大会重点环节,“第二届集微半导体制造大会暨产业链突破奖颁奖典礼”同期举行。由中国半导体制造技术发展需求牵头,制造大会旨在搭建交流平台,推动半导体制造领域发展,通过“独立演讲+圆桌讨论+奖项颁发+榜单发布”等形式展示设备材料企业成就,促进上下游对话,探索突破瓶颈之道,助推国产化进程。
会上,集微咨询总经理韩晓敏围绕新一代功率半导体创新与应用分享了《SiC产业发展分析》。
韩晓敏表示,SiC 产业链包含上中下游三个环节。上游涉及衬底和外延生长,中游为设计制造,下游是应用,主要包括轨道交通、光伏逆变器、新能源汽车以及消费电子等功率电子市场。
韩晓敏认为,从价值分布来看,目前材料端占据近一半,但随着材料环节向 8 寸等方向发展,占比将逐渐降低。预计 2023 年的 48.5% 降至 2028 年的 35.6%,而设计制造环节价值量占比有望从 2023 年的 41.2% 升至 2028 年的 50%。
市场规模方面,集微咨询测算,2022 年中国 SiC 器件市场规模约为 90 亿元,2023 年预计达 130 亿元。新能源汽车成为主要增长动力,包括大功率直流充电桩等需求。其中,新能源汽车市场规模约为 88.4 亿元,充电桩市场约为 24.5 亿元,风光储及工业电源分别为 9.75 亿元和 6.5 亿元。
展望未来,随着 SiC 在光伏、工业电源、轨道列车、5G 服务器电源、特高压输电等更广领域的应用,其市场规模将快速增长。预计到 2028 年将超过 400 亿元,新能源汽车及充电桩仍为主要应用领域,市场规模预计达 295.4 亿元和 61.1 亿元。
韩晓敏指出,SiC 功率半导体应用最初集中于 C 级高性能车型,逐步向 B 级车和部分 A 级轿车渗透。特斯拉提出的“SiC+IGBT”方案将进一步提升 SiC 在 A 级车市场的渗透率。
在 SiC 材料方面,2023 年 6 英寸 N 型衬底约为 780 美元/片,批量订单中 8 英寸衬底价格是 6 英寸价格的 3 倍。预计 2026 年 8 英寸衬底价格降至 1800 美元/片,其优质裸片产量是 6 英寸的 1.8~1.9 倍,可使衬底成本降低约 30%。
2022年,全球衬底市场排名前五的供应商分别为沃尔夫斯皮德、科希连特(原II-VI)、SiCrystal(2009年被罗姆收购)、天科合达和SK Siltron。目前,由于8英寸衬底产品供货不足,随着下游需求的爆发,从2022年开始,国际产能供不应求,衬底订单持续饱满。
据集微咨询统计分析,2023年全球SiC衬底总需求(折算6英寸)约为120万片,有效产能约为95万片(折算6英寸);得益于新建产线的逐步释放产能,预计到2025年全球衬底需求约为250~300万片,而全球有效产能为300万片,紧缺状况将会有所缓解。
在外延片方面,国际供应商大多是IDM环节的延伸,主要企业有沃尔夫斯皮德、科希连特、昭和电工(Resonac)等;国内市场外延环节以单环节为主,企业数量虽不多,但规划产能较大。集微咨询分析认为,若规划产能全部落地,预计到2025年基本能完全满足国内市场对SiC外延片的需求。
目前,国内外厂商主要采用的外延设备基本相同,外延制备技术水平差距不大,尤其是在中低压以下应用领域的SiC外延材料产业化制备技术方面。
值得注意的是,国内企业逐步开始有设备供货,包括中国电子科技集团公司第四十八研究所(中电科48所)等。
2025年底国产SiC芯片开始上车韩晓敏进一步分享了SiC器件端产业进展情况。
目前,国内设计/制造企业产品大多以低利润的SBD产品为主,主要应用在光伏、工业电源等领域。由于市场渗透加快、国外产品供给不足,为国产替代赢得机会。以三安、积塔等为代表的IDM和代工企业,经过前几年积累,逐步攻克SiC MOSFET制造工艺,纷纷加快了MOSFET量产进程。
与此国内设计企业的产品已经在和车企联合做下一代车型的产品上车验证工作。
预计到2025年年底,清纯科技、派恩杰、飞逞、瑶芯微、积塔(代工厂)、芯联集成(代工厂)等国产芯片开始正式上车。8英寸产品逐渐开始量产,也会加速降价。
全球市场方面,据集微咨询不完全统计,全球已有超过50家公司活跃在SiC产业链各环节。国际企业大多对产业链进行多环节部署,传统硅功率器件龙头制造商也都活跃在SiC领域。2023年与SiC相关的扩产项目以及预期资本支出加起来总金额已超千亿元。
目前,基本已经完成了各领域的垂直整合,更大力度在材料及晶圆的生产制造端进行投资扩产,主要围绕衬底、外延、器件进行,应用方向也以电动汽车为主。
国内企业也在积极探索SiC的产业化发展,加速形成完整的产业链结构。主流企业持续扩产布局,产业进入扩张期,以产能扩充为主要特征。
各企业在抢占第三代半导体上游供应资源的产业链合作水平不断提升,地缘政治加速了国产替代进程。
韩晓敏最后指出,国内设计企业的发展路径可能有两条:一是先投资建设模组厂产线,再逐步投资建设晶圆产线,最终转向IDM模式;二是与国内发展良好的代工厂进行深度绑定。
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