【导读】近日，有关碳化硅的消息层出不穷。几家龙头大厂在宣布新的扩产计划的同时，上下游企业间的联动合作也愈发频繁。例如，碳化硅领域领军企业Wolfspeed计划与汽车零部件供应商采埃孚合作，投资30亿美元在德国萨尔州建设半导体厂，此外还与梅赛德斯-奔驰达成合作，将为其供应碳化硅器件；日本材料供应商Resonac宣布，将在2026年前，把用于功率半导体的碳化硅外延片产能提高到每月5万片，达到目前水平的5倍，并且开始投资研发下一代8英寸碳化硅晶圆技术；汽车芯片大厂英飞凌宣布，已与Resonac签署了一项全新的多年供应和合作协议，以此扩大与碳化硅供应商的合作。英飞凌还将大幅扩大碳化硅的生产能力，预计到2027年，英飞凌的碳化硅制造能力将增长十倍。
虽然当下的半导体市场不太景气，碳化硅的需求量却依旧旺盛，处于市场爆发的前期。Wolfspeed预测，2022年全球碳化硅器件市场规模达43亿美元，2026年碳化硅器件市场规模有望成长至89亿美元。这也促使了碳化硅上下游企业之间的交流合作越来越频繁。
有技术才有话语权 与上游加强技术合作
碳化硅产业链分为上游、中游、下游三个环节，上游包括衬底和外延的生长，中游包括设计制造，下游是应用环节。上游的技术门槛非常高，碳化硅晶圆供应不足，一直是产业发展瓶颈之一。
所以现在很多中游半导体企业都在争相与碳化硅材料供应商签订供应协议，希望与上游产业链加强合作，获得技术支持，从而进一步加大扩产力度。2022年，英飞凌、意法半导体、罗姆等公司纷纷做出投资上游碳化硅晶圆厂，并与上游供应商签署碳化硅晶圆供应协议的举措，目的正是保证碳化硅材料的供应。芯谋研究企业服务部总监王笑龙在接受《中国电子报》记者采访时表示，只要产能跟得上，车规级碳化硅将带来无比火爆的市场。
2022年，英飞凌与Resonac签署新的供应和合作协议，以此扩大与碳化硅供应商的合作。英飞凌选择Resonac的原因在于其前身是昭和电工，具备很强的碳化硅晶圆技术，并且Resonac还在突破下一代8英寸碳化硅晶圆技术，拟大规模生产更大尺寸的晶圆衬底。英飞凌表示，与Resonac的合作伙伴关系有助于供应链的稳定，并将支持碳化硅相关半导体的快速增长。
意法半导体和Soitec宣布就碳化硅晶圆制造技术合作达成协议。意法半导体希望通过此次合作，使其未来200mm晶圆生产可以采用Soitec的Smart碳化硅技术。意法半导体汽车与分立产品部总裁Marco Monti指出，技术合作旨在不断提高产量和质量。Soitec的Smart碳化硅是该公司专有的SmartCut工艺在碳化硅上的应用，其要义是将碳化硅供体晶圆切成薄片并键合到低电阻多晶碳化硅处理晶圆上。高质量的供体晶圆是可重复使用的，从而减少了整个制造过程中所需的能源消耗。在扩产方面，意法半导体表示，未来五年内投资金额约为7.3亿欧元（约7.9亿美元），其中通过在意大利建设的年产超过37万片的衬底项目，实现40%碳化硅衬底的自主供应以及从衬底到晶圆制造的全产业链布局。
安森美则是在2021年就以4.15亿美元的价格收购了碳化硅生产商GTAT，旨在增强自身碳化硅的供应能力，减少对Wolfspeed的原材料供应需求，目前安森美仍计划投资增加GTAT的制造设施，提高产能。
而Wolfspeed是少有可以兼顾上游和中游的企业，英飞凌、意法半导体、安森美等都是其客户。此前，Wolfspeed宣布将在美国北卡罗来纳州建造一座价值数十亿美元的新工厂，预计2030年完工；将在美国纽约州建设全球首座8英寸碳化硅工厂，总投资达到50亿美元。Wolfspeed公司首席技术官John Palmour表示，新工厂最终将使碳化硅晶圆的制造能力增加13倍。
拥抱新能源汽车时代 与下游抓紧应用落地
在与上游加强合作稳定晶圆供给的同时，碳化硅大厂也在积极拓宽下游应用渠道。
赛迪顾问集成电路高级分析师杨俊刚表示，首先碳化硅器件比硅基产品的稳定性要好，在车用逆变器中能够提升转换效率，能够承受高压，通过转换电压的高低，更好地调节电流的强度，以具备更好的调节电机性能，其次高频的特性能够使线圈减小，电机尺寸将会减小，减少噪音强度，更好规划汽车的整体配置。虽然碳化硅器件比硅基产品的成本要高，但综合整车配置来看，将会减少整车成本，车厂因此青睐碳化硅器件。所以，越来越多的车企开始促进与碳化硅芯片厂商之间的合作。
Wolfspeed此前宣布，计划将与汽车零部件供应商采埃孚合作，在德国萨尔州投资30亿美元建设全球最大的碳化硅半导体工厂。此外还与梅赛德斯-奔驰达成合作，将为其供应碳化硅器件，赋能其未来电动汽车平台，为其动力总成带来更高效率。梅赛德斯-奔驰将采用Wolfspeed的专精技术与碳化硅器件来提升汽车续航里程和动力，据悉，梅赛德斯-奔驰部分汽车线的新一代动力总成系统将采用Wolfspeed半导体。
不只是奔驰，Wolfspeed和捷豹路虎、通用汽车都达成了战略合作协议，Wolfspeed将向捷豹路虎下一代电动车供应碳化硅器件，助力提升其电动车的动力传统效率、延长驾驶里程，也将为通用汽车未来的电动汽车项目开发和提供碳化硅功率器件解决方案。
英飞凌则与汽车制造商Stellantis签署一份非约束性谅解备忘录，英飞凌将为其提供为期多年的碳化硅半导体供应。根据协议，英飞凌将在2025年至2030年预留产能，直接向 Stellantis 供应商提供功率半导体。英飞凌表示，协议可能涉及价值超10亿欧元的芯片，这些芯片将用于Stellantis品牌的电动汽车。
英飞凌还与越南首家全球智能电动汽车制造商VinFast宣布扩大合作关系。两家公司将在河内建立专注于电动汽车的联合应用能力中心，以助力VinFast为未来智能汽车开发解决方案。预计该中心将于2023年第一季度落成。
此外，英飞凌主要的碳化硅产品营收来源于现代集团，其Ioniq 5电动紧凑型休旅车采用纬湃科技Vitesco提供的800V逆变器，内部使用的碳化硅模块来自英飞凌。英飞凌还是小鹏汽车的碳化硅模块的主要提供商，用于旗舰SUV车型G9中，预计今年第3季度起正式交付。
奠定了碳化硅“上车”里程碑的企业是意法半导体，其通过与特斯拉的合作占尽先机，成为当前碳化硅功率器件市场的主要玩家。此前，意法半导体总裁兼首席执行官让-马克·奇瑞（Jean-Marc Chery）带领公司管理团队来到中国，拜访了长安汽车、赛力斯汽车、宁德时代、固德威、威迈斯新能源、埃泰克汽车电子等多家中国合作伙伴，并表示，意法半导体尤其看好中国电动汽车等高增长领域对于半导体的需求。
目前，针对汽车市场，意法半导体目前已经与二十家车企达成合作，向其供应碳化硅MOSFET。在中国市场，意法半导体碳化硅产品的下游客户包括比亚迪、吉利、长城、现代、小鹏等整车厂，以及华为、汇川技术、欣锐科技等供应商。
日本碳化硅芯片供应商罗姆半导体同样重视与中国车企的合作。罗姆半导体（北京）有限公司技术中心总经理水原德健向《中国电子报》记者表示，罗姆与吉利汽车集团建立了战略合作伙伴关系。作为首次成果，采用了罗姆碳化硅的电控系统已被应用于目前吉利正在开发的纯电动平台。此外，罗姆与北汽新能源、联合汽车电子以及臻驱科技分别建立了碳化硅联合实验室。利用罗姆的碳化硅器件，共同开发用于电动汽车驱动的逆变器以及高性能模块等。
安森美则抢先与客户签订了未来三年长期供应协议，总金额已达到26亿美元，其中有超过20亿美元来自电动汽车动力总成对碳化硅模块的需求，客户包括蔚来汽车和特斯拉。据悉，蔚来汽车ET7将采用安森美900V碳化硅功率模块驱动。1月4日，安森美在CES展出的Elite碳化硅系列功率模块已被起亚汽车选中用于EV6 GT车型。安森美表示，会继续与现代起亚汽车集团合作，将Elite碳化硅技术用于其即将推出的基于电动化全球模块型平台（E-GMP）的高性能电动汽车。
来源：许子皓，中国电子报
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