八英寸SiC，开始冲刺

　　随着近期的市场需求下滑，晶圆代工成熟制程产能松动。有大陆晶圆代工厂开出*枪，以8 英寸晶圆为主进行降价，降价幅度大概在一成上下，原因是避免产能利用率大幅滑落。

　　8英寸晶圆生产的主流产品包括显示驱动、CIS(CMOS图像传感器)、电源管理芯片、分立器件(含MOSFET、IGBT)、指纹识别芯片、触控芯片等产品，另外MCU、车规半导体等严重缺货的芯片产品，也落在了8英寸晶圆领域，自此8英寸晶圆成为诸多代工厂商的逐利热点。

　　如今消费电子需求降温，芯片市场也呈现供应过剩的局面，如何进一步发展，成为摆在代工厂商面前的新课题。面临生存的困境除了通过外延并购或内部投资扩大经营规模也出现了一批通过放弃追逐先进制程，向特色工艺与化合物半导体材料等领域转型的企业，不过在当前的新形势下向SiC这一高技术产业链进军仍需面临诸多挑战。

　　国内SiC产业链面临的外忧与内患

　　外忧：目前SiC材料和功率器件都主要由海外企业垄断。器件方面，五家头部企业来自欧洲、日本、美国，合计市占率约90%;材料方面的垄断更加集中，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ全面*衬底市场，最后Wolfspeed和昭和电工两巨头几乎垄断外延片市场，可见中国在SiC 领域的劣势异常明显。

　　内患：在SiC晶圆制造方面仍然存在诸多问题亟待突破。比如已商用的6英寸SiC衬底依然存在高密度晶体位错缺陷，晶圆封装不能满足高频高温应用需求等问题;8英寸SiC晶圆制造工艺难度高导致6英寸向8英寸迁移过程艰难等。

　　随着对功率半导体器件的需求日益增长，国内SiC厂商也开始了6英寸到8英寸的加速进击。

　　另外中国台湾行政院在2022 年化合物半导体科技研究发展项目计划(简称科专计划)中也明确指出2025 年需要达成两大目标：一是8 英寸SiC 长晶及磊晶设备自主、8 英寸SiC 晶圆制造关键设备与源材料自主;二是完备在地供应链，催生化合物半导体的在地能量。可见，产业链正在做足准备迎接8英寸SiC的挑战。

　　6英寸到8英寸的艰难旅程

　　因为SiC具有高击穿电场(临界击穿电场是硅基的10倍)、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度和高迁移率等特点，可以说SiC是半导体材料历史演进的必然选择。

　　当前国内主要集中在4 英寸至6 英寸生产阶段。相比6英寸，8英寸SiC还有较多工艺难点需要攻克。

　　8英寸与6英寸SiC晶圆在功率半导体制造的离子注入、薄膜沉积、介质刻蚀、金属化等环节差距不大，不过在衬底生长、衬底切割加工、氧化工艺方面8英寸SiC的制造更为复杂。由于SiC生长条件苛刻，需要用到高温离子注入、高温氧化、高温激活以及这些高温工艺所需要的硬掩模工艺等，对设备和工艺控制带来了极高的要求;另外，SiC衬底生长速度缓慢，且当尺寸扩展到8英寸之后，对衬底生长的难度也会成倍增加，在切割时越大尺寸的衬底切割应力、翘曲的问题也显著阻碍8英寸良率提升。

　　8英寸SiC似乎是最近的“热门议题”。仅仅在7月份，就陆续有LPE 和住友金属矿业株式会社宣布开建新的8英寸SiC生产线。

　　据不完全统计，在国际知名大厂中目前仅有7家企业能够生产8英寸SiC晶圆衬底，包括英飞凌、Wolfspeed、罗姆、II-VI、Soitec，意法半导体以及中国的烁科晶体。而国内厂商中中电55所、中国中车、三安光电、华润微电子、积塔等已建设6英寸SiC产线。

　　8英寸SiC会给市场带来哪些增值点

　　成本降低

　　制造成本高、良率低一直是制约8英寸SiC晶圆发展的一个难题。单从加工成本来看，由6英寸升级到8英寸晶圆成本在大幅增加。不过有研究表明，8英寸SiC晶圆优质裸片的产量是6英寸SiC晶圆的 1.8 - 1.9 倍，可使衬底成本降低 30% 左右，这也就意味着8英寸制造可在很大程度上降低SiC的应用成本。

　　反映到价格上，8英寸晶圆能为制造厂商带来更高的利润。目前，6英寸SiC晶圆零售价为750-900美元，而8英寸晶圆预计价格达到1300-1800美元。

　　根据中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟的测算：受新能源汽车庞大需求的驱动，以及光伏发电和充电桩等领域对于效率和功耗要求的提升， 预计到2027年SiC功率器件的市场规模将达到150亿美元。另外根据2025-2030年市场需求，4英寸半绝缘衬底将逐渐退出市场，6英寸将增加到20万片，对于8英寸未能有精确预估，但毋庸置疑的是8英寸SiC市场发展韧性强劲，生产厂商也将迎来发展的好时机。

　　助推电动汽车发展

　　在电动汽车领域，解决整车续航问题对电动汽车制造商至关重要，他们的解决方案一方面通过布置更大容量的电池来实现更高的续航; 另一方面，从提升电驱动系统的效率和降低整车的阻力来提升续航能力。SiC则是半导体材料中高速与高效的代表。

　　SiC由于其高耐压的特性，可以避免产生较多导通损耗，同时SiC在1200V耐压下可以选择MOSFET封装，大幅降低开关损耗，正好可以弥补如今功率 MOSFET 和 IGBT 正在达到其理论极限的缺点。这使得800V电动汽车充电架构下的硅IGBT模块被SiC功率器件全面替代。对于汽车行业来说安全是重中之重，8英寸衬底厚度相较于6英寸更厚，可以为SiC解决方案提供更高和更稳定的能效，因此可以说8英寸SiC与电动汽车在互相推动、共同进步。

　　根据EVTank数据显示，预计2030年全球新能源汽车销量将达到4780万辆，采用8英寸SiC可节省5-10%的电池使用量，每辆车成本节约 400-800美元，价格只增加200美元，每辆车净节省200-600美元，这样计算下来，又是一个千亿市场。

　　无疑，8英寸SiC推动产业链技术更加成熟的同时，产品品类也在不断扩充完整，目前市场上SiC 产品主要包括SiC 二极管、SiC MOSFET、SiC 二极管与SiC MOSFET构成的全SiC 模块、以及SiC 二极管与Si IGBT 构成的混合模块这四大类产品。届时这个市场的所有参与者都有希望分到一杯羹。

　　国内研究进程

　　SiC向更大晶圆面积发展的路并不好走，从6英寸转8英寸的良率及功率提升也需要一定的时间周期，即使这样也仍有很多企业表示正在备战8英寸，还有一些已经取得了量产突破。

　　在SiC产线方面，今年1月山西烁科晶体公司宣布8英寸衬底片已经研发成功，并小批量生产;另外天科合达在2020年也启动了8英寸SiC晶片的研发。

　　外延方面，4月，松山湖管委会官网公布了《东莞市生态园2022年度土地征收成片开发方案》征求意见稿。项目计划购置94.7亩用地建设天域半导体SiC外延材料研发及产业化项目，用于SiC外延关键技术的研发及全球首条8英寸外延晶片生产线的建设。昭和电工最近也表示正在积极采用其知识产权产品组合及产品发展专业知识，开发8英寸SiC外延片，目标是缺陷密度下降至少一个数量级，从而降低下一代功率半导体的生产成本。

　　在国内与8英寸SiC产业链相关的设备和材料方面，4月恒普科技表示已推出可用于8英寸生产的SiC感应晶体生长炉的新一代技术平台，突破SiC行业晶体长不快、长不厚，长不大的三大缺点，解决行业核心需求。合肥露笑科技投资100亿元建设的SIC设备制造、长晶生产、衬底加工、外延制作等产业链的研发和生产基地也已动工。

　　在既有厂商与新入局者相继扩增产能布局之下，SiC晶圆成为半导体新应用的趋势已确立，虽然受限于成本与技术门槛较高，但在新能源市场的强劲需求下8英寸还是第三代半导体晶圆厂正在追逐的方向。

　　结语

　　在国内市场，6英寸SiC晶圆还在充当市场主力。为了把衬底做的更大、质量更好，距离8英寸SiC衬底完全成熟还需较长周期，这还需要国内器件厂商应与衬底、外延等原材料厂商积极配合，充分整合国内产业链企业，共同开发8英寸材料、工艺等技术，同时整合国内供应链，利用国产衬底外延材料价格及产能优势，降低成本，提高产出，在研发、技术、工艺、质量、产业化等多个维度全面提升核心竞争力。

　　另外SiC的市场需求释放是个渐进的过程，这也给中国厂商提供了追赶的时机。随着各厂商的持续进步，我们一定能够有所成绩。在SiC降本增效的背景下，热点与利润点最终都会回落8英寸。

　　*代半导体材料硅基的发展在国内正面临一系列掣肘的背景下，SiC器件正逐渐迎来商用加速期。

　　SiC的应用主要为两个方面：一是电力电子SiC器件领域，在导电型衬底之上做SiC同质外延，如新能源汽车、高铁运输、智能电网的逆变器等器件上应用;二是把SiC作为衬底材料，生长氮化镓材料的异质外延，在高频大功率微波电子器件里获得了较大应用，也在雷达、通信系统等方面有应用。

　　由于国内外的起步和发展时间相差不大，而成为备受关注的突围市场。据调研机构Yole统计，无论是SiC器件销售额，还是SiC导电型衬底市场视角来看，占据主要份额的都为来自美国、欧洲和日本的公司，部分情况下甚至有垄断态势。