碳化硅賽道火熱 廣州南沙全產(chǎn)業(yè)鏈快速聚集-環(huán)球?qū)崟r

21世紀經(jīng)濟報道記者駱軼琪 廣州報道

因新能源汽車快速成長而涌現(xiàn)出對碳化硅的需求，也在催生國內(nèi)產(chǎn)業(yè)生態(tài)加速聚合發(fā)展。

(資料圖)

在廣州南沙有一個約2平方公里的集成電路產(chǎn)業(yè)園，先后引進了芯粵能、芯聚能、晶科電子、聯(lián)晶智能、南砂晶圓、奕行智能、先導裝備等一批行業(yè)龍頭企業(yè)，覆蓋半導體設計、材料、制造、設備等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了對寬禁帶半導體的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。

在近日由芯謀研究承辦的2023中國·南沙國際集成電路產(chǎn)業(yè)論壇上，南沙企業(yè)代表肖國偉在發(fā)言中介紹，得益于當?shù)卣疇I造的良好環(huán)境，南沙成為廣東省涵蓋寬禁帶半導體芯片制造、封裝測試的全產(chǎn)業(yè)鏈基地，形成了產(chǎn)業(yè)聚集生態(tài)。

芯謀研究總經(jīng)理景昕對21世紀經(jīng)濟報道記者分析，目前廣州市不同區(qū)域內(nèi)的半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成了差異化表現(xiàn)，南沙聚焦化合物半導體產(chǎn)業(yè)鏈、黃埔聚焦硅基產(chǎn)業(yè)鏈，二者均可以形成良好的內(nèi)生商業(yè)閉環(huán)。

需求旺盛

碳化硅的火熱，與其材料特性所能帶來巨大效益有關。

芯粵能總裁徐偉在演講中表示，簡單總結(jié)來看，碳化硅的優(yōu)勢在于其相比硅材料，會更適合功率器件。在相同擊穿電壓條件下，碳化硅的導通電阻只是硅的1/344。

碳化硅的系統(tǒng)性優(yōu)勢包括，可以降低70%的系統(tǒng)損耗、縮小40%的系統(tǒng)體積、降低15%的系統(tǒng)成本等。從實際應用效果看，早期特斯拉（如Model3、Y等系列）通過采用400V平臺的碳化硅器件，使得新能源車在市場上取得了很好的效率、效能表現(xiàn)。

據(jù)他分析，通過與汽車行業(yè)人士交流發(fā)現(xiàn)，盡管還有一定成本考慮，但目前行業(yè)公認800V電壓架構(gòu)的碳化硅器件，將是下一代新能源汽車的核心。從應用角度看，碳化硅在新能源車上將應用在DCDC、OBC、主驅(qū)逆變器等領域。

除此之外，隨著國內(nèi)新能源行業(yè)的發(fā)展，光伏、風能、儲能等領域以及超高壓輸變電、“萬伏千安”工程等，都會為碳化硅帶來巨大應用場景和市場前景。

調(diào)研機構(gòu)Yole預計，2021年碳化硅功率器件在全球應用市場中，新能源汽車占比約63%、能源行業(yè)占比約14%、工業(yè)行業(yè)占比約12%；到2027年，預計將有接近80%的占比將應用在新能源汽車市場，屆時在工業(yè)行業(yè)的應用份額可能高于在能源行業(yè)。從2021年到2027年，預估碳化硅功率器件應用市場的年均增速將是34%。

從碳化硅器件制造的市場格局來看，徐偉指出，目前全球市場主要被歐美日公司壟斷，前六家公司占據(jù)近95%市場份額。目前國內(nèi)新能源車中，采用碳化硅器件模組批量上車的，無一例外應用了進口芯片。這為行業(yè)未來發(fā)展帶來一定挑戰(zhàn)，意味著國內(nèi)公司需要做到更好，但同時也意味著巨大發(fā)展空間。

綜合觀察目前頭部大廠意法半導體、Wolfspeed等廠商目前在8英寸碳化硅晶圓廠的產(chǎn)線進展，得到的啟發(fā)是，碳化硅芯片制造平臺在全球仍處于短缺狀態(tài)，因此歐美大廠在大規(guī)模布局，這也是國內(nèi)相關產(chǎn)業(yè)在積極準備的原因所在。

“隨著國內(nèi)新能源汽車行業(yè)、風光儲等應用場景不斷出現(xiàn)和發(fā)展，將為產(chǎn)業(yè)帶來巨大市場機會。簡單來說是群雄并起，但最終鹿死誰手還未可知。我們也希望加入這個行業(yè)，發(fā)揮芯粵能核心平臺和芯片制造平臺的作用。”徐偉如此指出。

從技術發(fā)展趨勢來看，目前碳化硅其實還處在初級階段，要發(fā)揮其優(yōu)勢，仍需努力研發(fā)先進技術，包括大尺寸、低缺陷襯底，高溝道遷移率工藝，先進溝槽技術超級結(jié)技術等方面。

徐偉進一步表示，由于碳化硅材料生長的特殊性、切磨拋加工的難度、工藝要求高等特點，意味著材料端還有諸多需要進一步攻克的技術；器件方面，碳化硅的溝道遷移率相比硅基仍有提升空間。

產(chǎn)業(yè)鏈成型

與此同時，應用環(huán)節(jié)對技術面的要求也越來越高。此前特斯拉宣布將大幅減少對碳化硅的用量，曾引起極高關注。背后原因就在于目前碳化硅器件成本依然偏高、且供不應求。

有行業(yè)人士對21世紀經(jīng)濟報道記者表示，產(chǎn)業(yè)界分析認為，特斯拉宣布減少碳化硅用量，核心是希望提高碳化硅的效能發(fā)揮空間。

“國內(nèi)專家做過一些研究，發(fā)現(xiàn)從功率器件技術和碳化硅材料本身性能，這兩方面看，確實有減少空間。又或者用碳化硅功率器件作為主模組，搭配硅基IGBT功率器件的方案，同樣可以讓成本下降。”該名人士續(xù)稱，從應用角度來看，新能源車肯定是碳化硅應用主戰(zhàn)場，但風光儲等行業(yè)也打開了很好的應用場景，因此其實即便整車減少了碳化硅用量，但對碳化硅產(chǎn)業(yè)本身來說并不是壞消息。

“等碳化硅功率器件的成本可以下降到和硅基器件可以比擬的時候，甚至有望進入目前硅基市場在深入應用的消費級市場，比如家用空調(diào)、微波爐、電磁爐等。隨著技術進步，碳化硅材料將進一步開拓豐富的應用場景。對于廠商來說，挑戰(zhàn)其實在于如何迅速跟上技術迭代步伐，持續(xù)提升器件性能。”上述人士表示，從理論上測算，要實現(xiàn)特斯拉提出的減少75%碳化硅用量其實可行，只是需要從方案、技術等方面共同推動落地。

面對產(chǎn)業(yè)層面的發(fā)展機遇，廣州南沙也形成了相對完善的產(chǎn)業(yè)鏈分布。

廣東芯聚能半導體有限公司CEO周曉陽在演講中表示，南沙的產(chǎn)業(yè)鏈中，碳化硅襯底有南砂晶圓；碳化硅晶圓芯片大規(guī)模代工制造有芯粵能半導體，其主攻6/8英寸晶圓碳化硅芯片制造；碳化硅器件設計、模塊封裝有芯聚能半導體；應用層面有主打新型顯示和智能車燈的聯(lián)晶智能。

肖國偉在發(fā)言中表示，芯粵能項目2021年落戶南沙，總投資75億元人民幣，分別建設年產(chǎn)24萬片6英寸、24萬片8英寸碳化硅晶圓生產(chǎn)線，是目前國內(nèi)最大的專注于車規(guī)級、具規(guī)模化產(chǎn)業(yè)聚集及全產(chǎn)業(yè)鏈配套的碳化硅芯片制造項目。

他同時宣布，芯粵能碳化硅晶圓生產(chǎn)線順利進入量產(chǎn)階段，包括1200V、16毫歐、35毫歐等一系列車規(guī)級和工控級碳化硅芯片產(chǎn)品，各方面測試數(shù)據(jù)良好，陸續(xù)交付多家客戶和主機廠送樣驗證，目前已簽約COT客戶十余家，并完成四家客戶規(guī)模產(chǎn)品的量產(chǎn)。

據(jù)徐偉介紹，芯粵能的定位包括三方面：第一，市場多元化。陸續(xù)布局現(xiàn)在的900V、1200V，到未來的1700V、3300V碳化硅器件；第二，產(chǎn)業(yè)規(guī)模化，芯粵能分步實施一期和二期產(chǎn)能建設，現(xiàn)已開始布局第三期用地及8英寸規(guī)模發(fā)展；第三，技術專業(yè)化，聚焦碳化硅功率器件。有信心在今年底把芯粵能的產(chǎn)能提升到1萬片。

景昕對記者表示，目前南沙區(qū)對化合物半導體形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)聚集表現(xiàn)，覆蓋襯底、外延、器件、終端通用模組等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，下游應用則有新能源車企、儲能等廠商的旺盛需求，

黃埔區(qū)是廣州市內(nèi)布局集成電路較早的區(qū)域，覆蓋硅基半導體的制造、設計、封裝、測試全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展、布局相對完整，且省市層面的行業(yè)協(xié)會也坐落于此。

“其實一個地方很難做到非常全面完整的產(chǎn)業(yè)鏈，粵港澳大灣區(qū)要打好終端應用豐富的這張牌。”他續(xù)稱，當區(qū)域內(nèi)的各個環(huán)節(jié)有標志性企業(yè)，同時隨著制造企業(yè)的落地，相關設備、零部件、材料等供應商也會自然而然前來聚集，由此形成商業(yè)表現(xiàn)上的良好閉環(huán)。

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