隨著電動汽車的發展，碳化硅逐漸顯露出后起之秀的潛質。根據Yole預測，未來5年，碳化硅功率器件將占功率器件市場的30%。到2027年，行業規模將超過60億美元。
雖然2023年全球經濟依舊疲軟，但碳化硅市場持續增長。作為半導體行業最受矚目的領域之一，碳化硅備受行業和資本市場青睞。在碳化硅賽道，規模最大的無疑是功率器件。幾家頭部廠商在技術、產能布局和生態等方面舉足輕重，建立了不小的競爭壁壘。
生產高質量、高效的碳化硅器件，制造商必須應對碳化硅材料獨特性質帶來的技術挑戰。因此，碳化硅需要獨特的技術方法、流程優化和專用工具。鑒于這些挑戰，迄今為止很少有制造商真正擴大了產能。實際上，在爭奪市場領導地位的競賽中，前五名參與者意法半導體、Wolfspeed、英飛凌、羅姆、三菱電機占據了80%以上的碳化硅市場收入。
目前，這些大廠均已實現了6英寸產線量產，但他們還在通過并購、擴大碳化硅晶圓尺寸來提升產能，試圖占領更大的市場。這里就盤點一下這些頭部廠商在過去一年都做了些什么。
碳化硅戰略拉升公司業績
意法半導體過去幾年一直在引領碳化硅器件的收入，2022年的收入約為7億美元，預計2023年的收入為12億美元。意法半導體在其2023年一季度財報中將2023年碳化硅營收從之前的10億美元提高到12億美元。
從中長期目標和戰略舉措看，其2025年其碳化硅器件收入可達20億美元，2028年到2030年每年貢獻在50億美元以上。之所以如此激進，源于其對碳化硅器件市場的高速增長以及保持30%-40%市場份額充滿信心。由此看來，行業頭這把交椅大概率仍非意法半導體莫屬。
安森美的增長勢頭也非常強勁，根據近兩年與客戶簽訂的長期服務協議，2023年碳化硅單管、管芯及模塊銷售額將超10億美元，同比增長近5倍。其目標是2025年實現20億美元碳化硅器件營收，基于與一些主要客戶的長期服務協議，截至2023年6月底的銷售總額已達到200億美元。其中，僅碳化硅功率器件一項就新增30億美元。
安森美2023年第三季度業績超預期，收入為21.8億美元，環比增長4%。作為特目前斯拉和其他汽車制造商的首選碳化硅器件供應商，電動汽車的深度參與在很大程度上推動了安森美收入的增長。
英飛凌2023財年第四季度財報重點介紹了碳化硅業務的營收情況，根據財報，英飛凌2023財年的碳化硅業務總體營收約為5億歐元，主要是在德國生產碳化硅器件。隨著馬來西亞8英寸碳化硅晶圓廠的建成投產，預計在2030財年碳化硅收入會達到70億歐元。
英飛凌認為，到2030年電動汽車的銷量將達到4600萬輛，與2020年相比將增長超14倍，而ADAS/自動駕駛同樣將實現翻倍增長。低碳化、數字化將給半導體廠商帶來強勁的業務增長動力。從預期看，英飛凌預計2023年碳化硅器件營收可達5.4億美元。
Wolfspeed先前制定的2024財年營收15億美元，但由于莫霍克谷8英寸碳化硅器件工廠和公司激進的擴產計劃沒有如期實現，影響了幾個季度營收和毛利潤率，毛利率50%的財務模型已無法實現。公司原計劃2023年大幅提高器件銷售額，在2024年實現營收超過9億美元的計劃不得不擱淺至少一年。因此，2023年Wolfspeed器件收入可能略超4億美元。
外界預計，Wolfspeed 2025年和2027年Wolfspeed將分別獲得9億美元和15億美元碳化硅功率器件營收。為扭轉局面，8月下旬Wolfspeed以1.25億美元將射頻業務出售給MACOM Technology。Wolfspeed接下來的工作重心是整合運營團隊，提升工廠管理水平，同時控制公司各項成本和費用，積極從資本市場和政府獲得更多資金來源，爭取早日度過脆弱期，特別是不被其他公司收購。
羅姆的碳化硅業務預計2025財年營收將從之前的1100億日元提高到1300億日元（9.4億美元）；2027財年實現翻倍，達到2700億日元（19.4億美元）。為了實現這個目標，羅姆將在7年間投入5100億日元（37億美元），將碳化硅產能較2021年增加5.5倍。2023年，預計羅姆碳化硅器件業務增長3成以上，收入接近3億美元。
向8英寸碳化硅進軍
意法半導體一直大力投資技術創新，隨著第四代碳化硅MOSFET通過產前測試認證，進一步豐富了碳化硅MOSFET、二極管和封裝，第五代溝槽柵設計碳化硅器件已處于研發及工程樣品測試階段。
在2021年推出首批8英寸碳化硅晶圓后，意法半導體將斥資7.3億歐元歐元在意大利的卡塔尼亞建立新基地生產8英寸襯底工廠，2024年將實現40%的自主供應。2023年6月，意法半導體和三安光電宣布將投資32億美元在重慶新建一座8英寸碳化硅器件制造廠，計劃2025年第四季度開始生產。同時，三安光電單獨建造和運營一個新的8英寸碳化硅襯底制造廠，以滿足該合資廠的襯底需求。意法半導體還與Soitec合作開發8英寸碳化硅襯底制造技術。
2023年11月，英飛凌透露，該公司正在其位于Villach的工廠生產8英寸碳化硅晶圓的樣品。英飛凌碳化硅晶圓的尺寸升級和產能建設都在穩步推進當中，未來幾年，將實現較大進展。英飛凌自建的馬來西亞居林工廠投資達50億歐元，是全球最大的8英寸碳化硅工廠，加上奧地利菲拉赫和居林的8英寸碳化硅改造計劃，預計將為其2030年帶來約70億歐元收入。
安森美最近公布了更明確的8英寸碳化硅時間表，將在2024年進行技術驗證，2025年開始量產。如果這一計劃實現，相比其他競爭對手明顯提前。安森美在韓國富川的先進碳化硅超大型制造工廠的擴建工程已經完工。新的6英寸/8英寸碳化硅先進生產線及高科技公用設施已經竣工。全負荷生產時，該晶圓廠每年將能生產超過100萬片8英寸碳化硅晶圓。另外，安森美哈德遜碳化硅工廠已完成擴建，襯底產能將擴充5倍，8英寸襯底將于2025年規模出貨。
羅姆也計劃到2025年在8英寸晶圓線上轉向碳化硅功率半導體生產，并在筑后工廠的新制造廠中引進可將6英寸晶圓轉換為8英寸晶圓的制造設備，預計2024年底開始運營。羅姆計劃2025年將碳化硅產能提高到2021年的6.5倍以上，力爭實現30%的市場份額。
2023年10月，三菱電機和日本電裝宣布，將分別投資5億美元，入股Coherent的碳化硅業務子公司Silicon Carbide，并分別取得12.5%股權。三菱電機和電裝將向該公司采購6英寸和8英寸碳化硅晶圓以確保穩定供應，加強雙方的垂直合作，同時擴大公司的碳化硅功率器件業務。三菱電機表示，今后除了將和Coherent共同研發8英寸碳化硅板外，還計劃在熊本縣建立一家新工廠，以支持8英寸碳化硅晶圓生產，預計在2026年啟用，Coherent將供應8英寸n型4H碳化硅襯底。
Wolfspeed在2023年2月宣布在德國薩爾州建造全球最大、最先進的碳化硅器件制造工廠，美國JohnPalmour碳化硅制造中心也在建設，共同構成公司65億美元產能擴張大計劃的重要組成部分。不過，Wolfspeed的8英寸碳化硅襯底產線并沒有如期量產，目前和未來一年，其重點客戶只能采購6英寸產線的產品來填補需求缺口。
加緊合作布局碳化硅產能
Wolfspeed是全球碳化硅晶圓市場領導者，導電型碳化硅襯底占據45%市場份額。2023年2月，Wolfspeed與采埃孚合作，在德國恩斯多夫建造了一座先進的8英寸碳化硅晶圓廠，投資30億美元支持德國汽車行業的大規模轉型。之后，意法半導體與采埃孚簽署了碳化硅器件的多年供應協議，而意法半導體已從歐盟委員會獲得292.5億歐元，用于在西西里島卡塔尼亞建造一座晶圓廠。2023年7，Wolfspeed與瑞薩簽署了長期碳化硅晶圓供應協議，獲得了高達20億美元定金。
意法半導體過去幾年一直在引領碳化硅器件的收入，目前其車規碳化硅器件出貨量已超過1億顆。2023年10月，意法半導體與欣銳科技簽署深度戰略合作協議，開發創新的車載充電機（OBC）平臺方案，推進碳化硅MOSFET在電動汽車及充電樁領域的應用。據了解，除了Tier1，意法半導體還與20家主機廠達成了供應碳化硅功率器件的合作。
英飛凌進行大規模擴產是因為已獲得了約50億歐元新設計合同，還有現有和新客戶約10億歐元預付款，其中6家汽車OEM中3家來自中國，包括福特、上汽和奇瑞；可再生能源客戶有SolarEdge和中國三大領先光伏和儲能系統公司。英飛凌和施耐德電氣還就產能預定達成協議，包括基于硅和碳化硅產品的預付款。另外，英飛凌還與Stellantis、富士康和VinFast合作，與德國供應商Vitesco簽訂了碳化硅半導體合作協議。
為了解決自身產能限制的問題，英飛凌用外部供應商的8英寸晶圓提升器件制造能力，到處下單購買襯底產能。2023年5月，英飛凌與天科合達和天岳先進商簽訂長期協議，預計將占到其長期襯底需求的兩位數。
安森美在2023年5月與緯湃科技宣布了一項價值19億美元（約17.5億歐元）的碳化硅產品10年期供應協議，以滿足緯湃科技在電氣化技術方面的強勢增長。此外，緯湃科技還將向安森美提供2.5億美元（2.3億歐元）的投資，用于采購碳化硅晶圓生長、晶圓生產以及外延片等所需的新設備，以提前鎖定碳化硅的產能。
羅姆在2023年6月與緯湃科技達成價值超10億美元長期碳化硅供應協議，后者將在電動汽車動力總成中集成羅姆碳化硅芯片，產品將于2024年量產。不過，這家德國供應商并不完全依賴羅姆，也與安森美簽署了為期10年價值17.5億歐元產品長期協議。
由于三菱電機的模組封裝業務具有很大優勢，除了自供芯片積極擴產以外，2023年11月三菱電機在芯片供應端還選擇與安世半導體（Nexperia）合作開發高效的碳化硅MOSFET分立產品和封裝技術。
總體來看，頭部碳化硅廠商在2023年的發展都十分迅速。隨著電動汽車市場的不斷擴大，碳化硅的應用前景也將更加廣闊。未來，這些廠商將繼續加大在碳化硅領域的投入，以搶占更多的市場份額。
