717
编辑：芯智讯-浪客剑
6月20日消息，根据市场研究机构TrendForce集邦咨询最新发布的研究报告显示，受益于纯电动汽车应用需求的增长，2023年全球SiC（碳化硅）功率元件市场保持了强劲成长，前五大SiC功率元件供应商约占整个市场营收的91.9%。
其中意法半导体（ST）以32.6%市占率位居第一，安森美（onsemi）则由2022年的第四名跃居第二名，市场份额为23.6%。紧随其后的则是英飞凌（Infineon，16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、罗姆半导体（ROHM，8%）。
对于2024年的碳化硅市场，TrendForce认为，虽然来自AI服务器等领域的需求则显著大增，但是纯电动汽车销量成长速度的明显放缓和工业需求走弱正在影响碳化硅供应链，预计2024年全球碳化硅功率元件产业营收年成长幅度将较过去几年将显著降低。不过，这并不会阻挡碳化硅厂商们为争夺未来市场先机的扩产热情。
下面芯智讯针对前五大SiC器件厂商及国内的SiC产业的发展情况进行一些梳理：
意法半导体
作为全球最大的车用SiC MOSFET供应商，意法半导体目前正在持续扩大SiC产能。今年6月初，意法半导体宣布将在意大利卡塔尼亚新建一座200mm（8英寸） SiC制造工厂，主要用于SiC功率器件和模块的制造以及测试和封装，预计2026年投产，到 2033 年达到满负荷生产，满负荷生产时每周可生产多达 15,000 片晶圆。预计总投资约为 50 亿欧元。意大利政府将在“欧洲芯片法案”框架内提供约 20 亿欧元的支持。
此外，意法半导体还与三安光电于2023年6月宣布，双方拟投入32亿美元在中国重庆共同建立一个新的8英寸碳化硅器件合资制造工厂。计划于2025 年第四季度开始生产，预计将于 2028年全面落成，将采用意法半导体的碳化硅专利制造工艺技术，达产后可生产8吋碳化硅晶圆10000片/周。同时，三安光电将在当地独资建立一个8英寸碳化硅衬底工厂作为配套。股权方面，由三安光电全资子公司湖南三安持股51%，意法半导体（中国）投资有限公司持股49%。
根据意法半导体的2023年财报显示，意法半导体2023年全年净营收172.9亿美元，其中碳化硅产品营收达到了11.4亿美元，相比比2022年增长了60%以上。
在客户合作方面，截至2023年底，意法半导体约有160个design-win项目，分布在100多个客户之中，其中包括了与全球众多汽车厂商供应协议（包括吉利、理想等中国车厂）以及与空中客车公司（Airbus）在飞机电气化方面的合作。
值得一提的是，2023年4月，意法半导体宣布与采埃孚科技集团公司签署碳化硅器件长期供应协议。从 2025 年起，采埃孚将从意法半导体采购碳化硅器件。根据这份长期采购合同条款，意法半导体将为采埃孚供应超过1,000万个碳化硅器件。采埃孚计划将这些器件集成到 2025 年量产的新型模块化逆变器架构中，利用意法半导体在欧洲和亚洲的碳化硅垂直整合生产线确保完成电驱动客户订单。
根据意法半导体CEO Jean-Marc Chery的预计，意法半导体将在2025年实现SiC产品营收达20亿美元目标，预计到2030年代末，其碳化硅器件的年收入将超过50亿美元。
安森美
近年来，安森美的SiC业务进展迅速，这主要归功于其车用EliteSiC系列产品。安森美位于韩国富川的SiC晶圆厂在2023年已经完成了扩建，并计划在2025年完成相关技术验证后转为8英寸。自完成对GTAT收购后，目前安森美的SiC衬底材料自给率已超过50%，随着内部材料产能的提升，公司正在朝着毛利率达到50%的目标前进。
据了解，目前汽车行业已经是安森美公司最大的客户群之一，占安森美碳化硅销售额的90%。安森美碳化硅器件客户除了很多老牌车厂之外，还包括Vitesco、博格华纳（BorgWarner）和麦格纳、极氪、理想等车厂。
2023年7月，安森美还与博格华纳扩大碳化硅方面的战略合作，协议总价值超10亿美元。博格华纳计划将安森美的EliteSiC 1200 V和750 V功率器件集成到其VIPER功率模块中。
2023年8月时，安森美CEO Hassane El-Khoury在与华尔街的电话会议上表示：“仅在2023年第二季度，安森美就签署了价值超过30亿美元的新碳化硅 LTSA（长期服务协议）。”
2024年1月，安森美还宣布与理想汽车(Li Auto)续签长期供货协议。理想汽车将在其下一代800V高压纯电车型中采用安森美高性能EliteSiC 1200 V裸芯片，并继续在其未来车型中集成安森美800万像素高性能图像传感器。
不过，由于去年底以来，欧美电动汽车市场疲软以及客户库存过剩，安森美今年一季度业绩出现了下滑。今年6月中旬，安森美宣布将在全球裁员约 1,000 人，以精简运营并降低成本。
即便安森美开始了裁员以削减成本，但是其碳化硅产能的扩张脚步依然没有停止。近日，安森美宣布将在捷克投资至多 20 亿美元，建设一座垂直集成碳化硅工厂。
英飞凌
做为工业及汽车芯片大厂，英飞凌的碳化硅营收也主要来源于工业和汽车市场，其中工业市场占比约一半。相较之下，Infineon的汽车业务发展较为稳健，例如近期小米SU7的design win。
早在2018年11月，英飞凌就收购了位于德累斯顿的初创公司Siltectra有限公司获得了其冷切割（Cold Split）技术，可高效处理晶体材料，并最大限度减少材料损耗。英飞凌随后将冷切割技术用于切割碳化硅晶圆，使单片晶圆可产出的芯片数量翻倍。
在产能布局方面，英飞凌相对较慢。英飞凌正通过其位于Villach的工厂生产8英寸碳化硅晶圆，并且在大幅扩建其位于马来西亚居林（Kulim）的8英寸碳化硅晶圆厂，希望将该晶圆厂建成为全球最大的碳化硅晶圆厂。
目前，英飞凌已经完成了位于马来西亚居林的8英寸碳化硅晶圆厂第一阶段建设。英飞凌计划于今年8月正式启用居林Module 3厂区，并于2024年底开始生产碳化硅。据了解，该晶圆厂总投资为70亿欧元。
值得一提的是，该计划得到了英飞凌客户的支持，获得了高额的订单及预付款。包括汽车和工业应用领域约50亿欧元订单合同以及约10亿欧元的预付款，其中汽车领域客户包括福特、上汽和奇瑞，可再生能源领域客户包括SolarEdge和中国三大光伏和储能系统公司，这表明客户对英飞凌稳健发展的信心。此外，英飞凌和施耐德电气还就产能预留达成一致。
得益于居林的碳化硅工厂的庞大产能，英飞凌此前还宣布了到2030年末碳化硅产品营收超过70亿欧元、在全球碳化硅市场占据的30%份额的宏大目标。
不过，TrendForce表示，相较于其他几家领先的碳化硅IDM厂商，英飞凌少碳化硅晶体材料的内部生产能力，因此积极推动多元化供应商体系，以确保供应链稳定。
Wolfspeed
Wolfspeed是电动车用碳化硅芯片的领导厂商，其客户包括特斯拉、通用、奔驰等。然而，自去年下半年以来，随着欧美电动车销售成长减速，汽车厂商库存过高，对于其业绩带来了负面影响。这也导致Wolfspeed功率元件业务市占有所下滑。
不过，Wolfspeed仍然是全球最大的碳化硅材料供应商，特别是汽车级 MOSFET衬底，并在8英寸领域具备先发优势。YOLE数据显示，Wolfspeed在2023年的碳化硅材料及磊晶材料（外延材料）的市占率分别为33%和37%，由于受到其他厂商的产能提升的影响，市占率与2022年相比有所降低。不过，随着Wolfspeed的The JP工厂即将投产，有望显著提高碳化硅材料产能，并推动莫霍克谷工厂（MVF）的投产进程，从而助力Wolfspeed的市占率回升。
值得一提的是，2023年7月，日本汽车芯片大厂瑞萨电子与Wolfspeed达成了基于碳化硅的长期供应协议。根据双方的协议，瑞萨电子将交付 20 亿美元定金以获得 Wolfspeed 碳化硅裸晶圆和外延片的 10 年供应。瑞萨电子将于 2025 年开始碳化硅功率半导体的规模化生产，而Wolfspeed供应的高品质碳化硅晶圆将为瑞萨电子的规模化生产铺平道路。
罗姆半导体
作为汽车功率芯片大厂，罗姆半导体近年来也将业务发展重点放到了碳化硅功率半导体上。2023年7月，罗姆在现有的2座6英寸碳化硅晶圆厂的基础上，宣布和出光兴产（Idemitsu）旗下太阳能电池生产子公司Solar Frontier达成基本协议，在2023年10月取得其太阳能面板制造工厂“国富工厂（宫崎县国富町）”的资产（厂房和土地），将其打造成8英寸碳化硅功率半导体生产据点。
根据计划，该8英寸碳化硅功率半导体新工厂目标是在2024年末开始生产，将成为继宫崎市、福冈县筑后市之后，罗姆的第三座碳化硅功率半导体生产据点。
罗姆当时表示，随着电动汽车市场持续扩大，带动功率半导体需求增加，因此为了稳定供货给客户，将扩增以碳化硅功率半导体为中心的半导体产能。罗姆预计，新的生产基地将在2030财年满产，届时碳化硅产能将达到2021财年的35倍。
客户方面，罗姆与Vitesco Technologies、马自达、吉利汽车等车厂及Tier1建立了长期的合作关系。2023年6月，罗姆还宣布德国汽车零件大厂Vitesco Technologies签订了碳化硅功率半导体的长期供应伙伴契约，在2024-2030年期间的交易额将达1,300亿日元以上。
值得一提的是，在2023年6月，国内驱动技术及电气化解决方案制造商纬湃科技宣布与罗姆达成价值超10亿美元（到2030年）的长期碳化硅供应合作伙伴关系，从而获得了对高效率碳化硅功率半导体具有战略意义的重要产能。该长期供应协议是基于2020年双方签署的合作开发协议。两家客户将在其电动汽车动力总成中采用纬湃科技集成了罗姆碳化硅芯片的先进逆变器。纬湃科技最早将于2024年投入首批量产。
其他海外厂商
除了以上五家碳化硅大厂之外，其他的海外汽车芯片/零部件大厂也在积极的投资碳化硅领域。
2024年4月，德国博世集团（BOSCH）宣布收购总部位于美国加利福尼亚州罗斯维尔（Roseville）的芯片制造商TSI半导体（TSI Semiconductors）的关键资产。TSI半导体在美国加州 Roseville 有座 8 吋晶圆厂，员工有 250 人，为定制化 (ASIC) 芯片的专业代工商。TSI罗斯维尔工厂生产的碳化硅芯片可以为电动汽车提供更长的续航里程，充电速度更快，因此在电动汽车领域的需求将日益增长。
根据博世的说法，市场对碳化硅半导体的需求正以每年30%的速度增长。收购完成后该厂将与博世位于德国两座晶圆厂成为博世的三大支柱。同时，博世还宣布，将再投资15亿美元扩大其在美国的电动汽车用碳化硅芯片的产能，并计划于2026年在其1万平方英尺的无尘室生产8吋碳化硅晶圆。
2023年5月，韩国SK集团也宣布，旗下SK powertech位于釜山的新工厂结束试运行，将正式投入批量生产，因此SK集团的碳化硅半导体产能将扩大近3倍，预计2026年SK powertech销售额增长将超过5000亿韩元（约合3.74亿美元）。
2023年10月，日本汽车零组件大厂Denso和三菱电机（Mitsubishi Electric）就宣布，将分别投资5亿美元，入股美国半导体材料、网络及激光供应商Coherent（原名II-VI）的碳化硅 业务子公司Silicon Carbide，分别取得 12.5%股权（两家日企合计取得25%股权）。Silicon Carbide主要从事碳化硅晶圆等产品的制造，是于2023年4月从Coherent公司分拆出来设立的碳化硅业务子公司。通过此次的投资，Denso和三菱电机将可实现6英寸和8英寸碳化硅晶圆的长期稳定采购，进一步强化用来驱动/控制电动车马达的逆变器（inverter）竞争力。
三菱电机当时也指出，该公司长年来向Coherent采购高品质6英寸碳化硅基板，而通过此次的投资，将进一步深化和Coherent之间的合作。今后除了将和Coherent共同研发8英寸碳化硅基板外，该公司投资约1,000亿日圆在熊本县兴建可支持8寸碳化硅晶圆的功率半导体新工厂预定在2026年启用。
中国碳化硅产业快速增长，但与头部企业仍差距巨大
中国厂商近年来在碳化硅领域的发展也是十分的迅速。据SMIA的统计，目前国内从事碳化硅材料研究生产的企业/机构已达100多家，规划产能碳化硅衬底900多万片/年。2023年我国碳化硅衬底材料出货89.4万片（折合6英寸），比2022年的30万片增长297.9%，销售收入为36.5亿元，虽然同比暴涨221.2%，但与国外厂商仍有一定的差距，比如碳化硅衬底龙头Wolfspeed的2023财年营收为 9.219 亿美元（约合人民币66.9亿元）。
。特别是在碳化硅功率器件营收方面，比如芯联集成预计其2024年碳化硅器件营收将增长至10亿，然而仅意法半导体一家厂商的2023年的碳化硅营收就达到了11.4亿美元（约合人民币82.8亿元）。
具体来看，在碳化硅衬底方面，天科合达、山东天岳、山西烁科、河北同光、广州南砂、晶盛机电等衬底厂商均已实现批量生产（或小批量生产）。其中，天科合达去年底产能估计已达16万片6英寸碳化硅晶圆，今年将开始生产8英寸碳化硅晶圆；山东天岳预计2026年时，产能将达到30万片6英寸晶圆，也将开始生产8英寸碳化硅晶圆。
Yole报告显示，在2023年全球导电型碳化硅衬底材料市场占有率排行中，天科合达以18%的市场份额超过美国Coherent（16%），跃居全球第二，不过仍低于WolfSpeed的33%。另一家中国企业山东天岳则以14%的市场份额排名第四。
在碳化硅外延方面，东莞天域、瀚天天成、三安光电、河北普兴、中电化合物等国产碳化硅外延片厂商均已实现量产出货，2023年碳化硅外延片产能达400多万片/年。
碳化硅器件方面，芯联集成、士兰微、积塔半导体、三安半导体、基本半导体、泰科天润、闻泰科技、扬杰科技、燕东微、东微半导等企业碳化硅功率器件/模块营收持续提升，国内碳化硅企业市场占有率正快速提升。
比如，2023年4月下旬，基本半导体车规级碳化硅芯片产线正式通线。一期年产能为1.8万片晶圆，二期7.2万片晶圆。主要产品为6英寸碳化硅MOSFET及JBS晶圆等，产线达产后每年可保障约50万辆新能源汽车的相关芯片需求。当时基本半导体就宣布，其自主研发的汽车级碳化硅功率模块已收获了近20家整车厂和Tier1电控客户的定点，成为国内第一批碳化硅模块量产上车的头部企业。采用自研芯片的碳化硅功率器件已累计出货超过3000万颗。
芯联集成也已成功实现车载主驱逆变器用SiC MOSFET器件和模块的量产，并在2023年实现了月产出超过5000片的产能。今年1月底，芯联集成宣布与蔚来汽车签署了碳化硅模块产品的生产供货协议，为蔚来生产供应首款自研1200V碳化硅模块，以及成为蔚来汽车全栈自研体系900V高压纯电平台的重要合作伙伴。
今年5月21日，士兰微宣布将与厦门半导体投资集团有限公司、厦门新翼科技实业有限公司拟共同向子公司士兰集宏增资41.50亿元，并计划通过士兰集宏投资120亿元，建设一条以SiC-MOSEFET为主要产品的8英寸碳化硅功率器件芯片制造生产线，总产能规模6万片/月。6月18日，士兰集宏的8英寸碳化硅功率器件芯片制造生产线项目正式在厦门市海沧区开工。
小结：
整体而言，碳化硅产业目前正处于一个快速成长和高度竞争的过程当中，各大厂商均在大力建设碳化硅产能，以便抢占市场份额。比如意法半导体希望通过提升产能以实现到2030年代末其碳化硅器件的年收入超过50亿美元的目标。而英飞凌则希望通过其产能最大的居林碳化硅工厂到2030年末实现碳化硅产品营收超过70亿欧元、在全球碳化硅市场占据的30%份额，以实现对于意法半导体的反超。而其他的碳化硅厂商也纷纷的转向8英寸碳化硅晶圆厂，以期在未来竞争中占据一席之地。
对此，TrendForce也表示，规模经济比任何其他因素更为重要。领先的IDM厂商纷纷一改过去保守、沉稳的战略姿态，转而积极投资碳化硅扩张计划，期望建立领导地位。根据统计，截至目前，全球已有超过10家厂商正在投资建设8英寸碳化硅晶圆厂。可以预见，未来随着市场规模不断扩大，碳化硅领域的竞争也将更为激烈。
下载ECAD模型
