由于其寬帶隙和優異的材料特性, SiC基功率電子器件現在正成為許多殺手級應用的后起之秀，例如汽車、光伏、快速充電、PFC等。然而，在整個SiC功率器件中，材料成本（即襯底和外延層）通常占比50%~75%。這將大大推遲SiC電力電子產品的真正市場爆炸。

近日，在第九屆國際第三代半導體論壇&第二十屆中國國際半導體照明論壇上，湖南三安半導體技術總監葉念慈在“碳化功率器件及其封裝技術分會”上，帶來了“產業鏈垂直整合如何為SiC功率器件工廠賦能”的主題報告。

“碳化功率器件及其封裝技術分會”作為重要分會之一，由三安半導體、廣州南砂晶圓半導體技術有限公司、北京北方華創微電子裝備有限公司、 賽邁科先進材料股份有限公司、清軟微視（杭州）科技有限公司、九峰山實驗室、德國愛思強股份有限公司、 河北普興電子科技股份有限公司、 江蘇博睿光電股份有限公司、哈爾濱科友半導體產業裝備與技術研究院有限公司、上海瞻芯電子科技有限公司、清純半導體(寧波)有限公司協辦支持。

報告指出，在世界各國政府針對脫碳、可再生能源需求不斷增加以及提高電源效率的需求不斷增加的背景下，功率半導體市場持續增長。Yole Group 旗下市場研究公司 Yole Intelligence 表示，報告稱，2022年功率半導體市場規模將達到209億美元，包括分立器件和模塊，2022年至2028年將以8.1%的復合年增長率（CAGR）增長，這就意味著到2028年將達到333億美元。其中，離散器件2022年估值為143億美元，預計到2028年將增長至185億美元。推動這一增長的主要應用是 xEV、直流充電基礎設施和汽車，其中消費市場仍然是最大的市場。此外，2022年占功率半導體總體市場68%、模塊市場31%，但預計到2028年模塊占比將增至總量56%、模塊市場43% 。

葉念慈在報告中指出，與硅基工業中傳統的水平分工供應鏈相比，垂直整合正成為降低SiC功率電子產品整體成本和確保成品質量的一種有吸引力的方式。因此，許多SiC玩家相應地傾向于IDM（集成器件制造商）模式。

然而，在電力電子代工業務中，情況并非如此。特別是在SiC領域，占主導地位的鑄造企業主要專注于晶圓工藝。材料（即襯底和外延層）要么從外部購買，要么由客戶指定提供。SiC器件代工通常只是因為缺乏技術、不熟悉IDM模型或資本投資保守而提供晶片處理服務。這通常會導致高COO和質量責任歸屬問題對最終客戶的影響，特別是基于目前水平分工的商業模式。湖南三安半導體正致力于解決這一問題，通過在長沙聚集4H-SiC晶體生長、襯底、外延、芯片加工和組裝測試設施，為代工客戶賦能，建立中國第一個垂直集成供應鏈。報告中展示了SiC半導體功率器件代工服務垂直整合的力量。

他表示，碳化硅功率器件在高功率和高電壓應用中具有巨大潛力，如600-1700V光伏逆變器、工業電源、電動汽車和數據中心。具有垂直集成能力的制造服務，真正使參與者能夠通過多種優勢抓住這個快速增長的市場。

此外，三安光電在10月23日曾宣布，旗下湖南三安在碳化硅產品上取得階段性進展，實現8英寸襯底準量產，部分產品已進入主流新能源汽車企業供應鏈。

在大尺寸碳化硅襯底方面，湖南三安8英寸碳化硅襯底已完成開發，依托精準熱場控制的自主PVT工藝，實現了更低成本及更低缺陷密度，產品進入小批量生產及送樣階段，后續公司將繼續注重良率提升，加快設備調試與工藝優化，并持續推進湖南與重慶工廠量產進程。

碳化硅MOSFET方面，該公司推出650V-1700V寬電壓范圍的SiC MOSFET產品，具有高性能、高一致性和高可靠性等優點。其中，1700V/1000mΩ MOSFET主要使用在光伏逆變器的輔助電源，1200V/75mΩ MOSFET主要應用于新能源汽車的OBC，兩款產品均已處于客戶端導入階段，將逐步批量供貨；1200V /16mΩ車規級芯片已在戰略客戶處進行模塊驗證。

此外，湖南三安與意法半導體在重慶設立三安意法半導體（重慶）有限公司，專門生產8英寸碳化硅晶圓，該項目前期相關審批事項已成功獲批，各項工作有序推進，預計2025年完成階段性建設并投產，2028年實現達產。

審核編輯：劉清