【导读】据Yole介绍，在未来 5 年内，SiC 功率器件将很快占据整个功率器件市场的 30%。毫无疑问，SiC 行业（从晶体到模块，包括器件）的增长率非常高。Yole估计，将有数十亿美元投资于晶体和晶圆制造以及设备加工，到 2027 年市场潜力将达到 60 亿美元，高于 2021 年的约 10 亿美元。
市场的增长与交通电气化有关。自 2019 年以来，包括意法半导体、Wolfspeed、Rohm、英飞凌科技、onsemi 和多家中国公司在内的行业参与者已投资超过 150 亿美元。
Yole预计，这在未来会出现更多，因为除了特斯拉之外，许多其他汽车制造商已决定在其远程 EV/HEV 中采用基于 SiC 的逆变器：大众汽车、通用汽车、福特、保时捷、雷诺……都是推动这一趋势的是今年晚些时候和明年新车上市。
SiC业者积极涌入
首先看SiC方面，按照Yole 的化合物半导体团队预测，到2027 ，SiC 器件市场将在达到 63 亿美元。随着过去几年电动汽车的发展趋势，更长的续航里程是客户的主要需求之一。然而，这反过来又产生了对快速直流充电的需求，以减少在充电站的等待时间。800V EV 是满足需求的解决方案，并已经从2021 年开始渗透市场。
Yole 化合物半导体与新兴材料技术与市场分析师 Poshun Chiu评论道：“SiC 被认为是提供良好效率的推动因素，1200V 器件的供应是可行的。随着更多 800V EV 的到来，SiC 有望快速增长。同时，充电基础设施和光伏是支持电动汽车趋势的两个市场。需要更多的充电器来支持越来越多的电动汽车，而可再生能源与电动汽车有着相同的二氧化碳零排放目标。这些是 SiC 获得更多动力的市场。”
面对这个巨大机遇，SiC 市场参与者正在努力在这个价值数十亿美元的业务中创造更多收入。
例如，意法半导体、Wolfspeed、安森美和英飞凌科技等公司宣布了他们的“十亿美元收入”目标。尽管每个参与者选择的路径不同，但可以清楚地识别出它们之间商业模式的相似性。
IDM——集成设备制造商——商业模式是领先厂商选择的一种供应设备，尤其是电源模块的模式。这种商业模式代表了更高的美元价值来增加收入。
STMicroelectronics 是领先的 SiC 公司，因为他们的模块已在 Tesla Model 3 中使用多年。他们的活动不仅在设备级别；事实上，STMicroelectronics 在 2021 年展示了他们内部的 8 英寸 SiC 晶圆。
另一家领先的 SiC 公司 onsemi 在 2021 年迈出了重要一步，收购了 SiC 衬底供应商 GT Advanced Technologies。如今，onsemi 正致力于扩大其 SiC 晶圆产能。其目标是支持其快速增长的 SiC 业务。
说到全球电力电子领域的领先公司，英飞凌科技在 2021 年的 SiC 器件业务实现了令人印象深刻的 126% 的增长，超过了 57% 的平均增长率。Infineon Technologies 开发的 800V Hyundai Ioniq5 设计获胜，凭借其坚实的工业应用基础将他们推入快车道。
Wolfspeed 还表明了将其活动重点放在 SiC 业务上的决心。该公司几年前决定进行重大重组，出售其 LED 业务并扩大其功率器件业务。凭借其在 SiC 晶圆方面的领先地位，Wolfspeed 现已通过其 8 英寸晶圆厂的认证。公司正在向前发展，并提高了增长速度。
与此同时，ROHM 在十年前收购 SiCrystal 以进行垂直整合后，正在扩大器件和晶圆的产能。II-VI 通过展示符合汽车标准的 1200V 设备以及与通用电气的扩展合作伙伴关系，分享了他们的长期观点。
在过去几年中，这些主要参与者重塑了 SiC 生态系统。据 Yole 称，两个主要趋势影响其供应链：晶圆制造和模块封装的垂直整合，以在未来几年获得更多收入。在此背景下，终端系统公司（例如汽车 OEM）正在更快、更灵活地采用 SiC 来管理市场上多个晶圆供应商的供应。
从技术发展的角度，提出了SiC晶圆的创新途径。截至2022年，SiC晶圆仍占SiC器件成本的主要部分。
System Plus Consulting的技术和成本分析师 Amine Allouche在2021 年 SiC 晶体管比较报告中表示：“SiC 原始晶圆成本占 1200V SiC MOSFET 外延晶圆成本的 60% 以上。尽管 SiC 晶圆产能一直在扩大，但在质量、产量和成本方面仍有很强的创新动力。”
8英寸SiC晶圆被认为是扩大生产的关键步骤。目的显然是为了提高产量，在下一轮竞争中获得优势。主要IDMs正在开发自己的8英寸SiC晶圆制造能力；截至 2022 年，一些晶圆供应商已经开始出货样品。在 Yole 的功率 SiC 预测中，6英寸仍将是未来五年的领先平台。然而，2022 年开始首批 8 英寸，它将被市场参与者视为战略资源。
另一种方法是优化晶圆加工工艺，从而从一个 SiC 晶锭中生产出更多晶圆。解决方案供应商，例如 DISCO，开发了激光切割系统以提高产量。Infineon Technologies 正在验证他们的 Cold Split 技术。一些公司提出了“跳出框框”的想法，提出了非常不同的制造 SiC 晶圆的方法。Soitec 应用他们的 SmartCut™ 技术来生产具有较低缺陷率的薄层 SiC 晶圆和具有较低电阻率的处理晶圆。一家日本公司 Sumitomo Metal Mining 计划在未来几年扩大其工程 SiC 晶圆。瑞典初创公司 KISAB 提供基于晶圆的方法来提供高质量的 SiC 晶圆。这些创新可能会在未来几年加速 SiC 的全球发展。
当讨论焦点集中在电动汽车、投资和不断增长的市场上时，关注中国的生态系统是非常重要的的。中国大规模的碳化硅投资基于三个主要动机：国家政策、强劲的市场需求和国内供应的需要。
超过50家中国企业宣布以不同的层次和不同的战略进入碳化硅业务。一些晶圆供应商正在增加大量熔炉，而一些玩家则从其他背景进入。
中国市场仍然需要来自欧洲、北美和日本的主要碳化硅公司的设备。随着电动汽车的强劲需求，加上可再生能源和工业应用的发展，中国企业从长远的角度看到了机遇，并相应地调整了战略。
未来五年，在主要由 EV 应用拉动的强劲市场中，SiC 有望达到数十亿美元的规模，因此有望进入越来越多的应用领域。为了实现这一目标，生态系统的演变和创新是最关键的观察因素。IDM是SiC的主要商业模式。此外，主要的 SiC 厂商正在沿着供应链向模块级别移动。战略是创造价值。
与此同时，创新永无止境。因此，新进入者正在采用新方法来提高规模、吞吐量、质量或成本。
Yole 的分析师深信，SiC 是一个快速增长的市场。
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