“上车+逐光” 碳化硅产业跑出发展加速度


    在新能源汽车、光伏、电力电子等市场需求带动下,全球碳化硅市场规模正在快速成长。

    近期,锂电巨头、通信巨头、整车大厂等盯上了碳化硅,频频入股相关初创公司。

    国内碳化硅全产业链正在快速突破中,斯达半导、新洁能、闻泰科技、露笑科技等产业链公司新成果频现。

    ◎记者李兴彩

    初创公司频获巨头青睐、车企竞相采用高性能碳化硅模块……一系列现象表明,碳化硅(SiC)产业化正在加速。

    上海证券报记者采访多家上市公司、创投机构人士获悉,在新能源汽车、光伏等市场需求带动下,全球碳化硅市场正在快速成长。法国市场调研机构Yole统计,2021年碳化硅功率器件的市场规模约10亿美元,预计到2025年将超过37亿美元。在需求的拉动下,国内碳化硅全产业链正在快速突破中,斯达半导、新洁能、闻泰科技、露笑科技等产业链公司新成果频现。

    巨头“不谋而合”的新方向

    近期,锂电巨头、通信巨头、整车大厂等盯上了碳化硅,频频入股相关初创公司。

    6月29日,深圳市重投天科半导体有限公司发生工商变更,新增股东宁德时代、深圳市合和芯源半导体合伙企业(有限合伙)等。其中,宁德时代认缴出资额1.5亿元,最终受益股份为6.82%。

    天眼查显示,重投天科的经营范围包括研究、开发、生产第三代半导体碳化硅产品(碳化硅晶片、碳化硅外延晶片)等。重投天科的大股东为北京天科合达半导体股份有限公司,持股45%。

    资料显示,天科合达是一家专业从事第三代半导体碳化硅衬底片研发、生产和销售的公司,产业涵盖碳化硅单晶炉制造、碳化硅单晶生长原料制备和碳化硅单晶衬底制备。目前,天科合达向国内60余家科研机构批量供应衬底片,并出口至欧、美和日本等20多个国家和地区。

    而作为碳化硅外延片“新贵”,东莞天域则得到宁德时代、比亚迪、华为、上汽的一致青睐。

    天眼查显示,东莞天域6月13日发生工商变更,新增股东比亚迪、上海尚颀颀盈商务咨询合伙企业(有限合伙)等,上海尚颀颀盈的背后股东之一是上汽集团。6月27日,东莞天域再度进行了出资额和股东变更,新增股东宜宾晨道新能源产业股权投资合伙企业(有限合伙)等,后者的股东之一问鼎投资是宁德时代的全资子公司。此前,华为旗下深圳哈勃科技投资合伙企业(有限合伙)已投资东莞天域。

    看好碳化硅的整车厂还有广汽。碳化硅功率器件公司深圳基本半导体有限公司近期接连完成两轮融资,其中6月完成C2轮融资由广汽资本、润峡招赢、蓝海华腾等联合投资。广汽资本是广汽集团的全资子公司。此前,基本半导体还获得了福建省安芯产业投资基金合伙企业(有限合伙)、闻泰科技等的投资。

    “上车、逐光”双通道加速跑

    为何集体看上了碳化硅?有业内人士称,在新能源汽车、光伏、电力电子等市场需求带动下,全球碳化硅市场规模正在快速成长,投资产业链公司正当时。

    “我们看到越来越多的车企开始使用碳化硅MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)模块方案,需求增速非常快。”谈起碳化硅“上车”,斯达半导董事长沈华告诉记者,在特斯拉之后,比亚迪和现代汽车都在部分车型上搭载了高性能碳化硅模块,蔚来、小鹏等也计划采用。

    业内普遍认为,碳化硅功率器件在新能源汽车领域具有显著的性能等优势。“比如在主逆变器里,用碳化硅MOSFET可提高约5%的系统效率。”沈华介绍,由此,整车厂有两个选择:一是采用相同电池容量,续航里程可提升5%;二是设计相同的续航里程,但电池容量可减少5%。

    新洁能董秘肖东戈表示,鉴于碳化硅功率器件可明显提升新能源汽车的功率密度、能效和续航里程,多家新能源主机厂新车型在转向800V系统,需要采用1200V功率器件,碳化硅功率器件在这个电压段优势明显。后续,随着成本进一步下降,碳化硅器件会成为新能源车的主流配置。

    “不同于过去简单对比价格,客户更多开始考虑系统成本。”闻泰科技企划部部长邓安明说,当前碳化硅功率器件的价格确实依然高于硅器件,但碳化硅器件的更高效率等优势,可能使整个系统的价格低于硅解决方案。

    光伏则是碳化硅的另一个“主战场”。肖东戈介绍,2021年,光伏市场应用约占全球碳化硅功率器件市场的25%。

    “光伏行业迈入后1500V以及20A大电流时代,要建成更大组串进一步降成本,就需要降低组件工作电压和提高电站的电压等级,碳化硅的性能优势凸显。”安芯投资总裁王永刚援引Wolfspeed数据介绍,采用碳化硅后,光伏逆变器系统转化效率可以从96%提升到99%以上,能量损耗降低30%以上,功率密度增加50%,显著提高循环设备的使用寿命,降低系统体积,节约系统成本10%。

    多家机构看好碳化硅市场的高成长性。Yole预测,2021年全球碳化硅功率器件的市场规模约10亿美元,预计到2025年将超过37亿美元,年复合增长率超过34%。

    国内产业链公司亮点多多

    看好碳化硅市场前景,国内产业链上的上市公司早已“谋定而动”,并获得不少可喜的进展。

    推动碳化硅功率器件在新能源汽车应用,是斯达半导重点推进的项目之一。沈华介绍,早在2020年,斯达半导生产的车规级碳化硅模块已经获得整车厂定点项目,目前已经获得多个国内外新能源汽车主电机控制器项目定点,将为公司2022年至2029年碳化硅模块的销售增长提供持续动力。

    肖东戈介绍,新洁能已推出1200V60mohm(欧姆)碳化硅MOSFET样品,并将在第三季度推出1200V17mohm、1200V32mohm、1200V75mohm等系列产品,主要目标市场是光伏逆变器和新能源汽车。此外,多家客户在和公司沟通定制不同规格的碳化硅MOSFET和GaN(氮化镓)HEMT样品,相关业务未来成长可期。

    在收购安世半导体后,闻泰科技一举成为功率器件领头羊。邓安明介绍,闻泰科技的碳化硅技术研发进展顺利,目前碳化硅二极管产品已经出样,主要瞄准工业、消费和汽车等应用领域。另外,安世半导体汉堡晶圆厂采用G5WWC技术进行碳化硅外延批量生产。

    在碳化硅上游的衬底片和外延片领域,国内公司也进步飞快。露笑科技近日披露,目前已经到位280台长晶炉,预计7月能出产500片至1000片碳化硅衬底片,8月产出1000片至2000片,到今年底能实现月产能5000片的生产规模。

    更重要的是,碳化硅成本开始有了松动。“碳化硅功率器件成本已经降低到硅基器件的3倍左右。”沈华介绍,考虑到整个系统中电池等零配件成本节约,碳化硅在车载领域已具有一定竞争力。当前,碳化硅主要应用于售价30万元以上的高端车型,随着成本进一步压缩,未来碳化硅将覆盖到20万元甚至15万元以下的车型,市场需求将是指数级增长。

    沈华表示,在成本下降等推动下,碳化硅器件在新能源车的占比还将进一步提升。肖东戈预计,到2025年,大部分新能源汽车均会采用碳化硅MOSFET作为主驱动系统的器件。

    衬底和外延是最大掣肘

    第三代半导体迎来广阔的下游应用领域和场景,国内产业链尽管快速进步,但依然存在明显“短板”。

    “瓶颈在碳化硅衬底和MOSFET器件工艺。”肖东戈表示,尤其是栅氧化层工艺决定了碳化硅器件的可靠性,以及是否能满足汽车电子的应用需求。

    “较高的材料成本限制了碳化硅的快速普及。”王永刚从产业化角度分析说,第一,碳化硅衬底和外延占整个器件成本70%左右,提升衬底和外延的良率是降低成本的有效方式;第二,更大尺寸碳化硅衬底也是降成本的重要举措,6英寸衬底片器件成本较4英寸的可降低30%,8英寸衬底片还可进一步降成本;第三,碳化硅应用规模不断提升可带动设备、材料等成本降低,从而推动器件的系统成本下降。

    全球来看,Wolfspeed(原名Cree)是最主要的导电型碳化硅衬底片供应商;Wolfspeed、II-VI(贰陆)是半绝缘型衬底片主要供应商。目前,Wolfspeed、II-VI已开发出8英寸衬底片。

    可喜的是,天岳先进已成长为全球碳化硅衬底片领域的佼佼者,在半绝缘型衬底片市场以30%的市占率位列全球前三。公司表示,今年工作重点之一是6英寸导电型衬底产能建设、客户验证。在外延片领域,瀚天天成、东莞天域、天科合达、晶睿电子、中电化合物半导体有限公司、河北普兴电子等一批公司正在奋力成长。

    对于产业链短板,业内人士表示,突破材料瓶颈和工艺技术瓶颈需要一定的时间,急不得。但可以期待的是,在下游高景气应用驱动下,国内碳化硅产业链有望得到更快速的发展。


来源:上海证券报