SiC市場，即將預見的供過于求?

前言

近年來，隨著電動汽車、5G、新能源等市場的興起，減碳、能源效率和電氣化成為當今時代的口號。

在這個過程中，對高頻、大功率器件及電力電子需求快速增長，硅（Si）基半導體的物理性能瓶頸凸顯，硅材料的潛力已逐漸被開發完善。

那么，如何最大限度減少電源轉換損耗，如何在提升功率的同時限制體積、發熱和成本的快速膨脹，成為了業內重點關注的問題。

在此趨勢下，以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體材料逐漸從科研走向產業化，并成為替代部分硅基功率器件的明確趨勢。

相較于硅，SiC材料優勢顯著：

耐高壓：SiC材料相比于Si材料具有10多倍的擊穿場強，因此可以通過更低的電阻率和更薄的漂移層實現更高的擊穿電壓，相同的耐壓值下，SiC功率模塊導通電阻/尺寸僅為Si的1/10，功率損耗大幅減少；

耐高頻：SiC材料不存在電流拖尾現象，能夠提高元件的開關速度，是Si開關速度的3-10倍，從而適用于更高頻率和更快的開關速度；

耐高溫：SiC材料具有其3倍的禁帶寬度、3-5倍的導熱率，2倍的極限工作溫度和超過2倍的飽和電子漂移速率。因此SiC器件在減少電流泄露的同時大幅提高工作溫度。

可見，在傳統硅基功率器件無法適應新興市場快速發展的變革需求下，SiC憑借高頻高效、耐高壓、耐高溫等優異特性成為功率市場的新選擇。

下游市場和客戶對SiC領域的前景也充滿信心，一眾OEM和Tier1廠商都希望能夠盡早鎖定可靠的長期供應，這也為SiC廠商的擴張提供了堅實的動力。

多重因素驅動下，SiC市場建廠擴產熱潮愈演愈烈。無數成名已久的IDM大廠，Fabless新銳以及初創企業紛至沓來。

尤其是在2022-2023年低沉的半導體市場情緒中，SiC似乎沒有受到影響，大額訂單簽約不斷、擴產計劃加了又加、年度營收持續上修、持續豐富的SiC應用案例...，一系列動作都預示著SiC行業前景充滿光明。

剛剛踏入2024年，SiC產業擴張的氛圍仍在延續。

越來越多的企業盯上了SiC這塊“肥肉”，擴產的腳步推動全球SiC總產能在過去五年內增長了近兩倍。

然而，情況確實是如期進行么？

對于行業大肆擴產之勢，有聲音指出，SiC市場在未來幾年將如何展開？SiC廠商的擴產速度和規模，在未來是否會帶來供應過剩的風險？

供需背后，SiC市場將何去何從？

爭先恐后加碼擴產SiC：

首先來看供應端。

在當前全球SiC功率市場高景氣行情下，擴產放量是行業關注重點。行業新老玩家紛紛涌入，爭先恐后加碼擴產SiC。

據集邦化合物半導體不完全統計，2023年國外企業共有近20項SiC相關擴產項目已經或將要落地，年產能規模基本都在幾十萬到上百萬片之多。

除了原廠和Tier1企業不斷加大相關產品投資擴產力度，鞏固自身產業優勢地位之外。產業鏈廠商在SiC領域相關擴產也在圍繞襯底、外延等產業鏈各環節展開。

此外，多國和地區政府也宣布將投入大筆資金，用于投資功率半導體。

能看到，SiC的淘金熱在全球迅速蔓延，賽道擴產熱度居高不下，甚至有愈演愈烈的跡象，不僅有更多廠商加入SiC擴產行列，更有巨頭多次出手，產能建設已成為企業及行業關注的焦點。

面對SiC的巨大市場，不僅國際巨頭紛紛加入，國內企業也不甘落后，紛紛布局碳化硅，擴張產能，試圖以國產替代爭奪市場份額，提升產品的價值量或出貨量。

據不完全統計，2023年國內共有近40項SiC相關擴產項目啟動。這些項目中，有不少投資數十億甚至上百億的大手筆。

國內SiC企業也都鉚足了勁在擴大產能。從投資額來看，據統計，2023年國內SiC相關擴產項目累計將投入近900億元，與2022年相比漲幅較大，SiC賽道日益火熱已是不爭的事實。

綜合來看，SiC賽道擴產戲碼頻頻上演，國際廠商大多著眼于8英寸，一方面是順勢而為，另一方面也為了鞏固領先優勢。國內廠商更多選擇繼續加固6英寸產能，以期穩中求進，但也不乏前瞻性布局，聚焦6英寸與8英寸并舉，雙管齊下滿足當下與未來需求。

根據TrendForce分析，隨著國內外廠商相繼擴產，以及與汽車、新能源客戶合作項目明朗化，將推動2023年整體SiC功率元件市場規模達22.75億美元，年成長41.4%，預計至2026年SiC功率元件市場規模可望達53.28億美元。

SiC需求，打開新空間

供應端的火熱擴產，離不開下游市場對SiC的巨大需求。

大部分SiC廠商都收獲了巨額的預付款訂單。這一做法為SiC廠商投資擴產提供了良好的現金流支持，也為其擴產帶來了極大動力。

從需求端來看，新能源汽車是SiC最重要的應用領域，也是最大的驅動市場。

回顧SiC上車進程，豐田早在2014年就推出了SiC MOSFET，但受限于當時高昂的成本和技術的不成熟，前期產業發展一直較緩。

一直到2018年，特斯拉Model 3搭載全SiC MOSFET模塊的逆變器，其輕量化的特性節省了電動汽車內部空間，高效率的特性有效降低了電動汽車電池成本，耐高溫的特性降低了對冷卻系統的要求，節約了冷卻成本，一躍成為了SiC器件在車用領域的產業推動者，幫SiC的應用進度和市場空間都打開了想象力。

尤其是在新能源汽車高歌猛進，電車續航和充電速度不斷提升的需求驅動下，SiC器件憑借體積小、性能優越、節能性強，還順帶緩解了續航問題，一舉成為新能源車領域的當紅炸子雞。SiC器件開始應用于驅動逆變器、DC/DC轉換、車載充電器OBC和快速充電樁等領域。

此后，很多車企也都紛紛將SiC功率器件作為未來新能源汽車電機驅動系統的首選解決方案，得到了市場的廣泛接受。

從行業趨勢看，SiC上車是大勢所趨。盡管特斯拉曾在2023年3月的投資者大會上表示，將減少75%的SiC用量，一度引發SiC未來發展前景不明的猜測，但后續汽車市場和供應商都用實際行動表達了對SiC的支持。

隨著越來越多車企陸續導入SiC技術，TrendForce預計2026年車用SiC功率器件市場規模將達到39.4億美元，市場占比高達74%。

SiC上車需求的爆發，以及在充電樁市場的快速滲透，其產能供給成了關鍵瓶頸。

800V架構，SiC市場新“風口”

另一方面，為進一步提高充電效率、縮短充電時間，主流車企選擇高壓快充方案，800V高壓架構正逐漸走進市場視野。

有業內專家預測，未來一到兩年將會有更多采用800V系統的新能源汽車出現。這場高壓平臺“升級革命”讓SiC器件成為焦點。

因為構建800V超充平臺的靈魂就是材料的革新，800V高壓快充會涉及到車內電源到車外充電整個強電鏈路，硅基器件已達到理論性能極限，難堪重任。具備耐高壓、耐高溫、高頻等優勢的SiC器件是目前最佳的替代方案。

800V SiC功率器件的“上車”，對電動汽車的能量利用效率、充電速度、電機功率等都帶來巨大的提升，逐步成為新能源汽車行業的布局熱點。

未來，以SiC為核心的800V強電系統，將在主逆變器、電機驅動系統、DC-DC、車載充電器以及充電樁等領域迎來規模化發展，進而加快推動SiC器件滲透提速。據業內預期，2025年800V+SiC方案的滲透率將超過15%。

可見，在巨大的市場潛力和技術變革趨勢下，SiC產業鏈正迎來多重“風口”。

襯底，SiC產能關鍵瓶頸

此外，SiC襯底的緊缺，將使SiC芯片的供需失衡成為長期現象。

眾所周知，襯底一直是SiC器件產能的一大關鍵瓶頸。

前幾年，很多SiC器件廠商都是靠綁定襯底巨頭來保證SiC襯底的產能。如今，全球領先的SiC器件供應商相繼收購投資了不同的優質SiC襯底供應商，并開始建立內部襯底供應，從SiC襯底到設備制造的垂直整合。

這些廠商雖然通過收購建立了自己的襯底供應，但產能還遠遠落后，采用部分產能自給、部分產能綁定的雙線模式。

有業人人士指出，之所以出現這種趨勢，主要是因為SiC供需極度失衡，SiC襯底的需求量非常大，被業界認為產業成為長期持續的趨勢，SiC襯底的產能因良率問題無法滿足快速增長的需求，導致器件廠商“囤貨”的沖動。

據Trendforce預測， 2025年新能源汽車對SiC襯底需求或將達到169萬片，遠超當前供應水平。

可以預見，在業內形成穩定且較高良率的襯底規模化出貨前，整個行業都將持續陷于供不應求。

也正是因此，“從6英寸逐漸向8英寸升級”成為SiC襯底晶圓的一項主流未來趨勢，為進一步提高生產效率，大尺寸是碳化硅襯底制備技術的重要發展方向。同時，業內也將這一趨勢看作SiC降低成本的一個重要途徑。

汽車之外，SiC市場空間廣闊

在新能源汽車之外，光伏、儲能等工業應用依然對SiC處于剛需狀態，呈現出加速增長的趨勢。

以光伏市場為例，光伏電站直流端電壓等級逐漸從1000V提升至1500V，未來有望再提升至2000V。大電壓環境下SiC功率器件的性能優勢凸顯。

伴隨光伏逆變器出貨量的快速增長以及SiC功率器件滲透率的提升，光伏SiC功率器件市場將迅速成長。根據CASA數據，2021年中國光伏領域第三代功率半導體的滲透率超過13%，市場規模約4.78億元，同比增長56%，預計2026年光伏用第三代半導體市場空間將接近20億元，五年CAGR超過30%。

傳統制造業都在往“節能、減碳、高效”等方向轉型發展，“家電巨頭打造第二增長曲線+SiC應用滲透”的場景藍圖也在逐步打開，SiC器件市場空間廣闊。

而未來SiC產能及良率提升后，車載OBC、大功率變換器等用量需求也必將水漲船高。因此，從產業供給需求來看，目前擔心產能過剩還為時尚早。

結語

整體來看，近年來隨著新能源汽車、儲能等市場的增長，對SiC需求呈現出井噴式增長的態勢。

有行業調研機構表示，我們跟蹤全球半導體制造資產市場25年來，從未見過任何新技術發展得如此之快。盡管半導體行業目前正在經歷低迷，但我們見證了SiC的強勁增長。

借助SiC器件，全球功率半導體廠商都看到了增長的機會。擴產對各大SiC廠商而言，也是搶占市場、爭奪客戶的必由之路。

縱然產能擴充飛速增長，但從供需兩側分析和行業機構的預測來看，目前需求端缺口過于巨大，SiC的大規模產能擴張短期內并不會出現供應過剩的現象。

因此，面對SiC行業技術演進和市場機遇，行業廠商積極涌入，在充滿野心的擴產計劃中將SiC市場推向新的高地。

審核編輯：黃飛