2088
提起碳化硅（SiC）市场的走势，不得不从3月的特斯拉投资者大会说起，当时马斯克说要在未来电动汽车中将碳化硅用量减少75%，此言一出，引得资本市场一片哗然；风声过后，我们还是要思考，碳化硅行业如何应对马斯克提出的问题，找到有利于技术升级和扩大产能的发展之道。
近来，在一些行业会议上，与不少业内专家特别是企业家深入探讨了相关问题，在进一步了解碳化硅行业现状的同时，也更加厘清了技术、行业、供应链的发展脉络。
减量是刻意压价
马斯克何出此言，对未来碳化硅行业的发展是否会有负面影响？专注于碳化硅功率半导体器件研发及制造的专家表示，马斯克的话不仅是正面影响，而且非常积极。
在“狂人”马斯克看来，碳化硅在电动汽车的发展中具有无可替代的地位。2030年前后，特斯拉希望电动汽车销量突破2000万辆，所以不可能对碳化硅弃而不用，这将使碳化硅成为非常巨大的增量市场。
实际上，碳化硅减量还有一些其他途径，比如用硅基IGBT加碳化硅SBD（肖特基二极管）的方式，也就是混合功率模块，以减少碳化硅用量。但这不是马斯克的性格，他一定不会回到老路上去。另外，随着器件技术从平面结构到沟槽结构的迭代，材料面积的确会缩减，器件成本也注定要往下走。
从事碳化硅衬底研发和生产的专家认为，马斯克的主要目的是压价，因为他要上量，嫌碳化硅衬底和器件太贵。其实，碳化硅单个器件很贵，但在系统成本方面并不高，所以终端还是会继续推广和使用。
专家指出，随着国际国内大量产能的释放，加上下游客户的积极导入，碳化硅器件和硅基IGBT的成本对比会发生明显的变化，使前者的终端应用渗透率明显提高。碳化硅行业所有人面对的唯一挑战是：将碳化硅做好、做小、做便宜，以满足性能、成本、产能等方面的需求。
一位国际碳化硅器件大厂负责采购的高管也表示，目前从下游器件订单情况看没有一点变化，公司三到五年在售订单量为几百亿，接单接到手软。马斯克的话并不会影响行业继续使用碳化硅器件。
另外，拜登4月份参观了碳化硅巨头Wolfspeed的工厂，美国政府如此重视，相信我国也不会忽视碳化硅产业对经济发展的促进作用。在大趋势下，碳化硅国际大厂纷纷在产能布局方面发力，所以，这几年碳化硅赛道还会越走越快，越走越广，2025-2026年都将是供不应求的状态。
降本痛点，技术途径在哪儿？
现在，从碳化硅使用量最大的电动汽车来看，还是基于450、650V器件为主。业界也在探讨增加到800V，未来可能碳化硅和氮化镓（GaN）逆变器都会使用，如中级车以上用800V，低级车用400V。特斯拉有可能推出10万元的车，400V器件是必然的选择，虽然不排除使用其他材料的可能性，但碳化硅仍将供不应求。
那么，我们来看看有哪些技术途径可以实现碳化硅降本？降本的空间又有多大？
衬底制造领域的专家介绍说，现在碳化硅衬底加外延成本大约为器件的70%，衬底占47%，外延占23%。因此，降本的主力是衬底，包括长晶和后道加工工序。需要解决的关键问题是晶锭如何长得快、长得好、长得大。
长得快与长晶设备的能力密切相关；长得好需要控制碳化硅晶体材料缺陷；长得大是从6英寸转向8英寸；在厚度方面，目前国内水平大约为20多到30mm，国际先进水平是40-50mm。
事实上，近年来国产衬底材料进步非常明显，比如5月初英飞凌与两家国内碳化硅材料供应商签订长期供货协议，说明国际大厂对国产材料已经非常认同，这对国内企业的成本控制将有很大帮助。
据介绍，近些年国内厂商的后道加工已在尝试使用国产切磨抛设备，通过导入激光等新的工艺，也有助于导入大尺寸的衬底制造，以降低衬底材料和器件的成本。
目前，从终端市场价格看，每片碳化硅衬底在5000-6000元，MOSFET器件价格是硅基IGBT的3-5倍。专家指出，什么时候碳化硅衬底降到4000元，MOSFET价格就会到IGBT的1.5-2倍，也会很有竞争力，出现切入市场的甜蜜点。行业共识是，2025到2026年，6英寸导电型碳化硅衬底会达到上述区间。
不过，国产碳化硅产业特别是衬底的发展时间还不足20年，很多工艺环节还不太成熟，现在需要各个环节，包括设备、耗材、长晶炉等方面做很多工作。每一个环节提高一点儿，对整个供应链的提升就会有很大帮助。
得大衬底者得天下
统计显示，国内碳化硅衬底占全球产能20%以上，但国内的器件晶圆，特别是MOSFET规模出货量影响力几乎没有。为此，一些国内器件制造商在加紧扩大6英寸产能，通过引进成熟的硅基管理经验、加入更多测试环节、导入AOI工具来提高产线良率、可靠性和稳定度，尽可能在单位晶圆上多生产出好的芯片。在制造规模方面，国内器件制造商也力争在以往每年两三万片产品的基础上持续提升，以利于和国外厂商比拼成本。
事实上，8英寸碳化硅的导入是降低器件成本的一个重要技术路径。在这方面，国际大厂的转换节奏很快，到2025年可能会全部切入8英寸，也将带动国内部分产线转向8英寸。所以我们要及早做好准备，不管是设备还是材料，越早越好。专家认为，今年是国产8英寸材料验证的时间窗口，明年将进入批量，2025年开始导入，2026年将实现量产。
目前碳化硅衬底的国际价格大约为700美元一片，专家表示，其下降空间大概还有20%。他同时指出，由于良率不够，现在国内的6英寸衬底厂家都不挣钱，只是从今年开始起量，情况有所好转。
他指出，6英寸只是进入这个市场的门槛，其产能会很大，价格很快会有明显下降态势，但在6英寸产品上做出多少利润是不现实的。从6英寸切换到8英寸的过程也会很快，将来要看8英寸做的怎么样。8英寸就是当年6英寸的结局，而6、8英寸就是当年4、6英寸的路线图。
市场分析表明，现在主流厂家已不再生产4英寸衬底，但市场还有需要，而且量还不少，导电型衬底有几万片。6英寸也一样，5到8年还会存在下去，因为产线的导入不会轻易切换，首先要保证下游客户需求。虽然转向8英寸比较乐观，但是要真正做到10%市占率，至少需要5年时间。
碳化硅替代硅基IGBT：没门
现在一些做硅基IGBT的厂商也在担心碳化硅起来之后会不会影响其传统产品的销售。事实上，碳化硅与硅基IGBT之间并不是替代关系。
专门从事碳化硅器件生产的专家表示，两者都有自己比较舒适的应用领域。比如IGBT在汽车领域竞争力比较弱，但是在传统白色家电、工业领域还有很大优势，其产业链非常成熟，市场需求也非常明确。
反观碳化硅，其上市到现在也就5年多时间，会发生什么事情也未可知，何况IGBT和碳化硅并不是相互排斥的工艺，都有自己的特性。IGBT只是一个器件结构，长远看，碳化硅也可以做IGBT，也可以尝试超级结。
在可用技术成熟之前，硅基IGBT肯定还有大量的应用空间，特别是在碳化硅成本没有降到硅基IGBT可比成本之前，全面替代的事情不会发生，以后也只是逐渐替代一部分硅基IGBT。
如专家所说，由于材料特性不一样，硅基IGBT、碳化硅各有各的市场，不可能要求碳化硅器件降到硅基器件一样的成本，也不可能要求硅器件的性能提升到碳化硅的水平。不同材料的特性已经限定了各自的市场应用范围，各自做好自己的就可以了。
下载ECAD模型
