全球第一!将占据全球50%以上产能,国产第三代半导体材料,弯道超车?

原创 飙叔科技洞察 2024-06-14 18:10

一石激起千层浪!6月11日国产碳化硅龙头——沪硅产业发布公告,称将投资132亿元,扩大公司集成电路用300mm硅片的生产规模;项目达产后,其300mm硅片产能将在现有基础上新增60万片/月,达到120万片/月,翻了一倍。

消息一公布,给原本就火热的国产碳化硅产业又撒了一桶油。近年随着新能源汽车产业、光伏产业等的迅速崛起,国产碳化硅产业得到飞速发展,市场规模不断扩大,特别是碳化硅衬底材料领域。那具体情况到底如何呢?

一、占据50%,国产碳化硅产能

随着全球半导体产业的发展,对于材料性能的要求也越来越高;碳化硅由于其具有优越的耐高压、耐高温、低损耗等特性,被称为“第三代半导体材料”的典型代表;现广泛应用于新能源汽车、光伏发电、储能等领域。

根据研究机构Yole数据,2021年新能源车和光伏应用领域占全球碳化硅市场的77%,预计2027年这一比例将达到86%,按照市场占比以1.9%的年均复合增长率提升;2025年新能源车和光伏应用领域占全球碳化硅器件市场的83%,以两者碳化硅市场空间反推可得2025年全球碳化硅器件市场空间达627.8亿元碳化硅衬底市场空间达188.4亿元,6英寸碳化硅衬底需求量为495万片。

而根据集邦咨询机构数据,2023年我国碳化硅衬底材料折合6英寸晶圆,出货已达89.4万片,相比2022年猛增297.9%。据估算,我国2023年的碳化硅衬底产能已占到全球产能的42%,预计到2026年我国碳化硅衬底产能将达全球产能的50%。

与此同时,国内碳化硅的外延、晶圆、器件等产业链环节也在同步提升;可以说整个国产碳化硅产业链都取得了显著的发展。那具体情况如何呢?

二、国产碳化硅产业链,弯道超车?

从全球碳化硅材料市场来看,Wolfspeed、Coherent、罗姆等仍然占据产业主导地位,但近年来国产碳化硅材料市场也取得了长足的发展。据SMIA数据,目前国内从事碳化硅材料研究生产的厂商已达100余家规划产能衬底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36.5亿元,同比增长221.2%。

从产业链主要参与企业来看,从事碳化硅衬底片的国内厂商主要有天岳先进、三安光电、天科合达、河北网光;从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和普兴电子;从事碳化硅功率器件的厂商较多,包括派恩杰、基本半导体、长飞先进、三安光电、长电科技等。具体如图:

其中几家产业链龙头厂商尤其值得关注,如根据富士经济发布报告,在2023年全球导电型碳化硅衬底材料市场占有率排行中天岳先进超过美国Coherent(原名II-VI),跃居全球第二,另一家中国公司天科合达(TankeBlue)则市场份额位列第四。

其中,天科合达已形成拥有自主知识产权的碳化硅单晶生长炉制造、原料合成、晶体生长、晶体切割、晶片加工、清洗检测和外延片制备等七大关键核心技术体系,覆盖碳化硅材料生产全流程;成为全球碳化硅晶片的主要供应商之一。

另外延方面,东莞天域、厦门瀚天天成、三安光电、河北普兴及中电化合物等外延厂商均已实现量产出货,2023年外延产能达400多万片/年。

因此,在碳化硅晶片领域国产厂商正在实现全方面赶超局势,甚至某些技术领域已经实现“换道超车”。

三、碳化硅主战场,新能源汽车

中国是全球最大的光伏与新能源汽车市场。中国光伏装机量已经连续11年全球第一,全球占比达到55%。中国也是全球新能源汽车销售的最大驱动力,根据全国乘联会数据,2023年全球汽车销量8918万台,其中新能源汽车1428万台,新能源汽车渗透率达到22%;中国2023年销量887万台,占比全球62.1%。

而随着新能源汽车功率平台从600V提升到800V,甚至达到1200V,对功率芯片性能要求不断提升。碳化硅功率器件具备高效率、低能耗、耐高温特性,成为众多新能源车厂商布局的重点方向。目前国内新能源汽车领域所使用的碳化硅产品,包括用于车载充电机OBC、DC/DC变换器以及充电桩、主驱逆变器等领域。

根据NE时代数据,2023年1-12月国内上险乘用车主驱碳化硅模块渗透率约为10.7%,下半年800V车型中碳化硅渗透率显著提升:6-12月800V车型中碳化硅车型占比分别为15%/18%/29%/35%/39%/45%

预计到2027年全球新能源汽车销量将达到3448万辆,碳化硅渗透率70%以上,折合6英寸碳化硅需求量724万片预计2025年全球新能源车SiC市场规模将达到15.5亿美元。中国新能源汽车销量达到2000万辆,折合6英寸需求量420万片。

也就是说,在碳化硅产业的应用和发展上,中国具有得天独厚的优势。但目前国内新能源汽车领域所使用的碳化硅产品,仍以国外器件为主,国产碳化硅仍处于追赶状态。但国产主流碳化硅厂商在新能源汽车领域均已布局,如三安光电、士兰微、斯达半导体等

而特别值得一提的是,全球新能源汽车霸主比亚迪,其通过比亚迪半导体正在大规模量产新能源汽车碳化硅半导体产品。据6月7日比亚迪品牌及公关处总经理李云飞透露,比亚迪最新的碳化硅工厂将于今年下半年投产,产能规模是全球第一,是第二名的10倍。

还表示,今年下半年起,比亚迪20万左右的车型也将搭载应用碳化硅的智能化方案,从而实现智能驾驶等更大范围的搭载应用。

这意味着,在新能源汽车领域,虽然国产碳化硅半导体暂时落后,但随着比亚迪以及三安光电等国产巨头的入局,预计国产碳化硅产品将很快实现国产替代。

因此,总体而言,目前国内碳化硅衬底技术与质量趋于成熟,仍需聚焦于进一步降低成本;而整体碳化硅产业而言,想要追赶国际大厂的步伐,需要从单晶生长、晶锭切片、外延生长、晶圆设计、制造、封装等工艺流程构建更加完善的产业生态。同时也要加强上下游的产业融合,拓展应用领域!

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