巨頭混戰SiC市場

巨頭混戰SiC市場

配圖來自Canva可畫

 

近年來在外部貿易風險持續升温的情況下,國內的國產化替代進程也開始大大提速。作為“被嚴重卡脖子”的半導體領域,更是成為了國產化替代的前沿戰場,迅速獲得了國家全方位的支持。在此背景下,各類廠商參與新興技術國產化替代的熱情愈發高漲。

 

而在諸多新技術中,具備廣泛應用場景的第三代半導體材料,特別是以SiC為代表的新型半導體材料,日漸成為各方角逐的焦點。

  

各路巨頭競逐SiC

 

近日,本土第三代半導體行業領軍企業基本半導體宣佈,公司已經完成了數億元人民幣B輪融資,由知名上市半導體科技公司聞泰科技領投,深圳市投控資本、民和資本、屹唐長厚等機構跟投,原股東力和資本追加投資。此次融資,也是元旦過後首筆來自半導體領域的融資。

 

作為此次領投基本半導體的主角,聞泰科技也通過這次融資,拿到了汽車功率器件當紅產品SiC的入場券。而從整個國內SiC市場的情況來看,參與角逐SiC領域的巨頭,遠不止有聞泰科技一家。

 

當前國內競逐SiC的企業,基本可以分為三類:第一類是本身做半導體的半導體企業,代表如北方華創、士蘭微、斯達半導、比亞迪半導體等知名廠商;第二類是互聯網科技公司,代表如華為、阿里巴巴等企業;第三類是以新能源汽車為代表的新能源廠商,比如蔚來、小鵬等汽車廠商。

 

從各家進展的情況來看,目前國內絕大多數SiC項目,都已經進入產業化落實階段。比如,比亞迪半導體推出的新一代碳化硅Mosfet已經進入第3代,第4代正在研發之中;揚傑科技已經擁有了4個SiC肖特基模塊;華為投資的山東天嶽,也已經實現寬禁帶半導體碳化硅材料產業化,技術水平也已經達到了國際領先水平……

 

而從各家公司參與SiC項目的目的來分析,則是大同小異。比如,對於蔚來、小鵬等汽車廠商來説,自己入局碳化硅半導體技術,一方面是為了保證自己掌握核心的技術壁壘,形成更好的用户體驗;另一方面也有出於供應鏈穩定的考慮。而對於其他的參與企業來説,除了保障供應鏈穩定之外,也不乏開拓新業務、尋求新增長點的業務規劃,而隨着各路巨頭紛紛押注SiC市場,也讓國內SiC市場變得愈加火爆。

 

SiC憑什麼站上風口

 

半導體材料那麼多,SiC憑什麼能夠站上風口呢?要回答這一點,還需要從SiC本身的特性來説。

 

SiC(碳化硅)是以1:1的比例,用硅(Si)和碳(C)生成的化合物,是一種新型的硅基材料。目前它和Si、GaN(氮化鎵),並列為半導體元器件3大主流材料。在當前市場中,Si仍是市場上使用最多的材料。但就性能來看,三種材料之中碳化硅材料的物理性能,明顯好於前者。

 

SiC在物理特性上的好處,主要體現在以下幾個方面:第一是擊穿場強度會更強,因此耐壓更高,所以它可以做成耐高壓的產品;第二是熔點和Si相比會更高一些,這樣可以耐更高的温度,大約可以耐到Si温度3倍以上;第三個好處是電子飽和速度會更快一些,所以SiC的頻率可以做得更高。

 

另外SiC還有兩個優勢:一是熱傳導性很高,這樣冷卻更容易去做;再有禁帶寬度更寬,這樣可以使工作温度更好做。基於諸多方面的優勢,使其成為新一代半導體材料中最被看好的材料之一,業界甚至有“得碳化硅者得天下”的説法,足見其影響力之大。

 

從應用範圍來看,目前其憑藉多方面的優秀性能,在特高壓、5G、軌道交通、新能源汽車等諸多領域均得到了廣泛應用。

 

然而,從整個SiC市場格局來看,美、日、歐等外商仍是整個市場的主導者,國內廠商在該領域的話語權還不大。根據Yole數據顯示,Cree、英飛凌、羅姆約佔據了90%的SiC市場份額,Cree是SiC襯底主要供應商,羅姆、意法半導體等則擁有自己的SiC生產線等,其中Cree佔據了一半以上的碳化硅晶片市場,這種壟斷優勢使其在產業上游的話語權非常之大。

 

例如,近年來由於下游硅晶片供應緊張,促使很多元器件廠商,不得不與Cree簽訂長期供貨協定,這在當前中美貿易戰加劇的大背景下,自然是於我不利的。而芯片業務與巨頭方方面面業務佈局均有關聯,巨頭自然不會缺席,巨頭通過加註SiC來補齊自身的短板,防止外部供應鏈風險也在情理之中。

 

巨頭押注的更深層考量

 

巨頭加註SiC,除了戰略考慮之外,還與其廣闊的市場前景和政策利好分不開。

 

從市場層面來看,SiC市場前景廣闊未來可期。據IMSResearch報告顯示,碳化硅功率器件2017年市場份額在3億美元左右,主要集中在光伏逆變器與電源領域。而目前這個領域的市場規模,只佔到功率器件市場1.5%的規模,但近幾年的年複合增長率保持在30%以上,仍處在高速成長期。

 

另外,相比過去碳化硅功率器件,僅被應用於二極管產品來説,如今其產品結構已經擴大到了分離器、晶片IC等諸多領域,應用日趨廣泛。而隨着新能源汽車、5G等技術的發展,其產品結構還在進一步豐富。

 

據瞭解,目前SiC材料就可以用於新能源車的動力控制單元(電驅系統)。目前一些主流的新能源汽車廠商比如特斯拉、比亞迪等,目前均已經在自家的產品中應用了SiC材料。比如,特斯拉的暢銷款產品Model 3、比亞迪旗下的比亞迪漢、比亞迪唐EV等,都使用了SiC MOSFET(碳化硅功率場效應晶體管)。

 

據三菱電機(知名SiC廠商)研究發現,SiC的功率損耗較IGBT下降了87%。結合功率半導體在整車中的能量損耗佔比數據可以得出,僅僅是將IGBT替換為SiC,就可提高整車續航里程10%左右。

 

作為一種潛力更大的新型應用材料,除了用於汽車元器件之外,其優秀的充電效率,使其還被廣泛地應用於充電樁設施之中。據預計,未來隨着電動汽車作為主驅動力以及MOSFET器件的上量,SiC市場有望在未來8年突破20億美元。作為全世界最大的新能源汽車市場,中國新能源市場還處於蓬勃發展的初期階段,未來隨着該市場的全面爆發,作為重要原材料的SiC市場,也將迎來自己的春天。

 

從政策方面來看,SiC市場也存在多方面的利好。據瞭解,目前我國已經在“十四五”規劃中,將SiC為代表的第三代半導體材料,納入國家戰略進行重點推進。另外,在《中國製造2025》中,國家對5G通信、高效能源管理中的國產化率也提出了具體目標,目標要求到2025年,要使先進半導體材料的國產化率達到50%。這些利好的政策,對SiC市場的進一步發展壯大自然是大有助益。

 

新大戰在即?

 

那麼,在巨頭紛紛佈局SiC市場之後,是否意味着一場新的大戰即將到來了呢?從目前來看,基本不會。

 

首先,目前國內的SiC市場才剛剛起步,產業化階段還很初級。當前無論是山東天嶽還是其他廠商的產線也才剛剛鋪開,大規模量產尚未完全準備就緒,國內的SiC市場也仍主要由國外巨頭如英飛凌、恩智浦、三菱電機等機構掌控。

 

因此目前各類國產廠商的核心任務,還主要是加速其SiC材料的產能擴張,為下一階段的規模化、產業化打基礎。而在市場化尚未鋪開的情況下,巨頭之間開啓新大戰概率很小。

 

其次,從碳化硅行業本身來説,目前其仍存在不少難點有待突破。首先,是成本高的問題仍未得到有效解決。目前各類 SiC 器件的成本仍比Si 基器件高 2.4~8倍,這對其普及應用造成了一定難度;其次,隨着產能規模擴大,其對品控要求也越來越高,如何保障良品率也是擺在其面前的一大問題。而在以上問題沒有得到解決之前,產業的大規模應用仍存在諸多不確定性因素。

 

因此從短期之內來看,巨頭髮生大沖突的可能性很小,至少在其全面市場化應用、以及產能形成之前,這種大戰爆發的可能性仍比較低。但從長遠來看,隨着國產碳化硅市場全面崛起之後,這種大戰仍不可避免。

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