吴科任
日前，全球功率半导体头部企业英飞凌与全球第二大碳化硅衬底企业高意集团(II-VI)签订为期多年的供货合同。电动汽车对碳化硅器件需求上升，是高意集团进入英飞凌战略供应商名单的契机。
“新能源汽车将成为碳化硅最大的应用领域。碳化硅器件能效高，电池用量就会减少，系统成本就会降下来。”在国内一家头部功率半导体厂商担任高管的李明(化名)告诉中国证券报记者，碳化硅也应用在光伏、储能等领域。
提升碳化硅制造能力
碳化硅是一种第三代宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、临界磁场高、电子饱和迁移速率较高、热导率极高等性质，其产业链环节大致分为衬底、外延片、设计、制造及模块。其中，衬底环节的价值量最高，占碳化硅器件成本超过40%。
目前，英飞凌主要涉足碳化硅的设计、制造及模块环节。电动汽车市场快速增长，推升了电动传动系统、车载电池充电单元和充电基础设施对碳化硅器件的需求。英飞凌正在采取战略步骤，确保其6英寸碳化硅衬底的供应。
汽车业务是英飞凌的最大收入支柱。2022财年第三季度，英飞凌汽车业务实现营业收入17.01亿欧元，同比增长41%，环比增长14%，占公司当季收入总额的47%。现代汽车、小鹏等车企已经成为英飞凌碳化硅模块的客户，主要用于逆变器。
“碳化硅在功率密度和效率方面树立了新的标准。我们正在利用它来实现脱碳和数字化战略。”英飞凌首席采购官Angelique van der Burg说，公司正在加大对碳化硅制造能力的投资，以满足客户快速增长的需求。高意集团成为战略供应商有助于发展公司业务。
英飞凌在近日举行的业绩说明会上表示，在逆变器方面，得益于IGBT(绝缘栅双极晶体管)的优越性能，公司拥有良好的市场表现。从长远来看，碳化硅会主导逆变器，公司正在碳化硅领域建立与IGBT同样的市场地位。在车载充电器方面，公司正从IGBT产品转向拥有更好功率密度的碳化硅产品，但最终会转向氮化镓产品。
英飞凌希望碳化硅业务可以在2022财年贡献3亿欧元的收入，较上一财年增长一倍。
新能源汽车市场助力
随着碳化硅向电力电子领域快速渗透，碳化硅业务表现成为功率半导体企业未来的成长看点。
安森美半导体在8月初举行的二季度业绩说明会上表示，二季度公司碳化硅业务收入环比增长一倍。其将2022年碳化硅业务收入增长预期从一倍提升到两倍，并预计2023年这块业务收入超过10亿美元。未来三年，公司碳化硅业务已获得超过40亿美元的承诺收入。基于前述乐观预期，公司将大幅提升资本投入以扩大碳化硅产能。
意法半导体给出的2023年碳化硅业务指引为10亿美元。公司近期表示，已具备生产8英寸碳化硅的能力，计划进行大规模部署，这将有力驱动未来三年公司碳化硅业务的成长。
全球头部功率半导体IDM企业一致认为，电动汽车市场对其碳化硅业务成长的推力最大。安森美坦言，公司碳化硅业务高速增长的动力有90%与汽车相关。
李明表示：“从单品看，碳化硅器件比硅基器件要贵1.5-2倍。但从系统角度看，因为用了碳化硅器件，散热器、电容电感会减小，体积会减小，所以光伏行业也开始用了；而在新能源汽车行业，因为碳化硅器件能效高，电池用量就会减少。电池很贵，用得少系统成本就会降下来。因为系统成本优势，所以终端客户才会导入。”
“如果用在车上，把里程数、效率这些折算下来，可以把碳化硅器件带来的高成本覆盖掉。”国内一位资深产业人士对记者表示，“虽然系统成本不会降很多，但汽车的续航里程、性能、可靠性、稳定性会变好。此外，碳化硅器件还有助于提升新能源汽车的充电效率。”
国内衬底环节待补强
“国内的碳化硅衬底技术有了很大进步，一些企业产品通过了验证，也基本可以用了。但整体来看，稳定性、可靠性跟国外还有差距。在制造工艺环节，国内发展的还可以。”上述产业人士说，“国产的碳化硅衬底在逐步试用，近一两年应该会有突破。”
三安光电是国内布局碳化硅产业最为完整的企业，涉及长晶、衬底制作、外延生长、芯片制备及封装环节。其在2022年半年报中表示，碳化硅衬底已向多家国际大厂送样验证，且已获得客户的验证通过并实现销售。碳化硅二极管产品主要客户包括国内某知名客户、弗迪动力、阳光电源、长城汽车等；碳化硅MOSFET产品已送样数十家客户验证。
国内功率半导体IDM龙头华润微深度布局碳化硅业务，推出了碳化硅二极管系列产品和碳化硅MOSFET系列产品。上半年，公司碳化硅器件销售规模同比增长433%，待交订单超过1000万元。公司正在开发下一代碳化硅功率器件设计及工艺技术。
天岳先进和露笑科技专注于碳化硅衬底环节，正在积极扩产。天岳先进2021年销售衬底约5.7万片，其6英寸导电型衬底已通过车规级IATF16949体系的认证，多家国内外客户正在进行产品验证。
露笑科技近日表示，目前公司每月可供1000片左右，预计到今年年底可以实现每月5000片的供货能力，明年4月达到每月1万片，明年全年实现20万片的产量。“目前衬底片市场是一个供不应求的状态，预计两到三年内价格都没有下降的可能性。”
斯达半导、新洁能、士兰微等上市公司，亚迪半导、燕东微等IPO企业，都有碳化硅业务。斯达半导近期表示，公司车规级碳化硅模块在新能源汽车行业开始大批量装车应用。亚迪半导已实现碳化硅模块在新能源汽车高端车型电机驱动控制器中的规模化应用。