21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者駱軼琪 廣州報道

因新能源汽車快速成長而涌現(xiàn)出對碳化硅的需求，也在催生國內(nèi)產(chǎn)業(yè)生態(tài)加速聚合發(fā)展。

(資料圖)

在廣州南沙有一個約2平方公里的集成電路產(chǎn)業(yè)園，先后引進(jìn)了芯粵能、芯聚能、晶科電子、聯(lián)晶智能、南砂晶圓、奕行智能、先導(dǎo)裝備等一批行業(yè)龍頭企業(yè)，覆蓋半導(dǎo)體設(shè)計、材料、制造、設(shè)備等產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了對寬禁帶半導(dǎo)體的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。

在近日由芯謀研究承辦的2023中國·南沙國際集成電路產(chǎn)業(yè)論壇上，南沙企業(yè)代表肖國偉在發(fā)言中介紹，得益于當(dāng)?shù)卣疇I造的良好環(huán)境，南沙成為廣東省涵蓋寬禁帶半導(dǎo)體芯片制造、封裝測試的全產(chǎn)業(yè)鏈基地，形成了產(chǎn)業(yè)聚集生態(tài)。

芯謀研究總經(jīng)理景昕對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者分析，目前廣州市不同區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成了差異化表現(xiàn)，南沙聚焦化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈、黃埔聚焦硅基產(chǎn)業(yè)鏈，二者均可以形成良好的內(nèi)生商業(yè)閉環(huán)。

需求旺盛

碳化硅的火熱，與其材料特性所能帶來巨大效益有關(guān)。

芯粵能總裁徐偉在演講中表示，簡單總結(jié)來看，碳化硅的優(yōu)勢在于其相比硅材料，會更適合功率器件。在相同擊穿電壓條件下，碳化硅的導(dǎo)通電阻只是硅的1/344。

碳化硅的系統(tǒng)性優(yōu)勢包括，可以降低70%的系統(tǒng)損耗、縮小40%的系統(tǒng)體積、降低15%的系統(tǒng)成本等。從實(shí)際應(yīng)用效果看，早期特斯拉（如Model3、Y等系列）通過采用400V平臺的碳化硅器件，使得新能源車在市場上取得了很好的效率、效能表現(xiàn)。

據(jù)他分析，通過與汽車行業(yè)人士交流發(fā)現(xiàn)，盡管還有一定成本考慮，但目前行業(yè)公認(rèn)800V電壓架構(gòu)的碳化硅器件，將是下一代新能源汽車的核心。從應(yīng)用角度看，碳化硅在新能源車上將應(yīng)用在DCDC、OBC、主驅(qū)逆變器等領(lǐng)域。

除此之外，隨著國內(nèi)新能源行業(yè)的發(fā)展，光伏、風(fēng)能、儲能等領(lǐng)域以及超高壓輸變電、“萬伏千安”工程等，都會為碳化硅帶來巨大應(yīng)用場景和市場前景。

調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole預(yù)計，2021年碳化硅功率器件在全球應(yīng)用市場中，新能源汽車占比約63%、能源行業(yè)占比約14%、工業(yè)行業(yè)占比約12%；到2027年，預(yù)計將有接近80%的占比將應(yīng)用在新能源汽車市場，屆時在工業(yè)行業(yè)的應(yīng)用份額可能高于在能源行業(yè)。從2021年到2027年，預(yù)估碳化硅功率器件應(yīng)用市場的年均增速將是34%。

從碳化硅器件制造的市場格局來看，徐偉指出，目前全球市場主要被歐美日公司壟斷，前六家公司占據(jù)近95%市場份額。目前國內(nèi)新能源車中，采用碳化硅器件模組批量上車的，無一例外應(yīng)用了進(jìn)口芯片。這為行業(yè)未來發(fā)展帶來一定挑戰(zhàn)，意味著國內(nèi)公司需要做到更好，但同時也意味著巨大發(fā)展空間。

綜合觀察目前頭部大廠意法半導(dǎo)體、Wolfspeed等廠商目前在8英寸碳化硅晶圓廠的產(chǎn)線進(jìn)展，得到的啟發(fā)是，碳化硅芯片制造平臺在全球仍處于短缺狀態(tài)，因此歐美大廠在大規(guī)模布局，這也是國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)在積極準(zhǔn)備的原因所在。

“隨著國內(nèi)新能源汽車行業(yè)、風(fēng)光儲等應(yīng)用場景不斷出現(xiàn)和發(fā)展，將為產(chǎn)業(yè)帶來巨大市場機(jī)會。簡單來說是群雄并起，但最終鹿死誰手還未可知。我們也希望加入這個行業(yè)，發(fā)揮芯粵能核心平臺和芯片制造平臺的作用。”徐偉如此指出。

從技術(shù)發(fā)展趨勢來看，目前碳化硅其實(shí)還處在初級階段，要發(fā)揮其優(yōu)勢，仍需努力研發(fā)先進(jìn)技術(shù)，包括大尺寸、低缺陷襯底，高溝道遷移率工藝，先進(jìn)溝槽技術(shù)超級結(jié)技術(shù)等方面。

徐偉進(jìn)一步表示，由于碳化硅材料生長的特殊性、切磨拋加工的難度、工藝要求高等特點(diǎn)，意味著材料端還有諸多需要進(jìn)一步攻克的技術(shù)；器件方面，碳化硅的溝道遷移率相比硅基仍有提升空間。

產(chǎn)業(yè)鏈成型

與此同時，應(yīng)用環(huán)節(jié)對技術(shù)面的要求也越來越高。此前特斯拉宣布將大幅減少對碳化硅的用量，曾引起極高關(guān)注。背后原因就在于目前碳化硅器件成本依然偏高、且供不應(yīng)求。

有行業(yè)人士對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者表示，產(chǎn)業(yè)界分析認(rèn)為，特斯拉宣布減少碳化硅用量，核心是希望提高碳化硅的效能發(fā)揮空間。

“國內(nèi)專家做過一些研究，發(fā)現(xiàn)從功率器件技術(shù)和碳化硅材料本身性能，這兩方面看，確實(shí)有減少空間。又或者用碳化硅功率器件作為主模組，搭配硅基IGBT功率器件的方案，同樣可以讓成本下降。”該名人士續(xù)稱，從應(yīng)用角度來看，新能源車肯定是碳化硅應(yīng)用主戰(zhàn)場，但風(fēng)光儲等行業(yè)也打開了很好的應(yīng)用場景，因此其實(shí)即便整車減少了碳化硅用量，但對碳化硅產(chǎn)業(yè)本身來說并不是壞消息。

“等碳化硅功率器件的成本可以下降到和硅基器件可以比擬的時候，甚至有望進(jìn)入目前硅基市場在深入應(yīng)用的消費(fèi)級市場，比如家用空調(diào)、微波爐、電磁爐等。隨著技術(shù)進(jìn)步，碳化硅材料將進(jìn)一步開拓豐富的應(yīng)用場景。對于廠商來說，挑戰(zhàn)其實(shí)在于如何迅速跟上技術(shù)迭代步伐，持續(xù)提升器件性能。”上述人士表示，從理論上測算，要實(shí)現(xiàn)特斯拉提出的減少75%碳化硅用量其實(shí)可行，只是需要從方案、技術(shù)等方面共同推動落地。

面對產(chǎn)業(yè)層面的發(fā)展機(jī)遇，廣州南沙也形成了相對完善的產(chǎn)業(yè)鏈分布。

廣東芯聚能半導(dǎo)體有限公司CEO周曉陽在演講中表示，南沙的產(chǎn)業(yè)鏈中，碳化硅襯底有南砂晶圓；碳化硅晶圓芯片大規(guī)模代工制造有芯粵能半導(dǎo)體，其主攻6/8英寸晶圓碳化硅芯片制造；碳化硅器件設(shè)計、模塊封裝有芯聚能半導(dǎo)體；應(yīng)用層面有主打新型顯示和智能車燈的聯(lián)晶智能。

肖國偉在發(fā)言中表示，芯粵能項(xiàng)目2021年落戶南沙，總投資75億元人民幣，分別建設(shè)年產(chǎn)24萬片6英寸、24萬片8英寸碳化硅晶圓生產(chǎn)線，是目前國內(nèi)最大的專注于車規(guī)級、具規(guī)模化產(chǎn)業(yè)聚集及全產(chǎn)業(yè)鏈配套的碳化硅芯片制造項(xiàng)目。

他同時宣布，芯粵能碳化硅晶圓生產(chǎn)線順利進(jìn)入量產(chǎn)階段，包括1200V、16毫歐、35毫歐等一系列車規(guī)級和工控級碳化硅芯片產(chǎn)品，各方面測試數(shù)據(jù)良好，陸續(xù)交付多家客戶和主機(jī)廠送樣驗(yàn)證，目前已簽約COT客戶十余家，并完成四家客戶規(guī)模產(chǎn)品的量產(chǎn)。

據(jù)徐偉介紹，芯粵能的定位包括三方面：第一，市場多元化。陸續(xù)布局現(xiàn)在的900V、1200V，到未來的1700V、3300V碳化硅器件；第二，產(chǎn)業(yè)規(guī)模化，芯粵能分步實(shí)施一期和二期產(chǎn)能建設(shè)，現(xiàn)已開始布局第三期用地及8英寸規(guī)模發(fā)展；第三，技術(shù)專業(yè)化，聚焦碳化硅功率器件。有信心在今年底把芯粵能的產(chǎn)能提升到1萬片。

景昕對記者表示，目前南沙區(qū)對化合物半導(dǎo)體形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)聚集表現(xiàn)，覆蓋襯底、外延、器件、終端通用模組等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)，下游應(yīng)用則有新能源車企、儲能等廠商的旺盛需求，

黃埔區(qū)是廣州市內(nèi)布局集成電路較早的區(qū)域，覆蓋硅基半導(dǎo)體的制造、設(shè)計、封裝、測試全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展、布局相對完整，且省市層面的行業(yè)協(xié)會也坐落于此。

“其實(shí)一個地方很難做到非常全面完整的產(chǎn)業(yè)鏈，粵港澳大灣區(qū)要打好終端應(yīng)用豐富的這張牌。”他續(xù)稱，當(dāng)區(qū)域內(nèi)的各個環(huán)節(jié)有標(biāo)志性企業(yè)，同時隨著制造企業(yè)的落地，相關(guān)設(shè)備、零部件、材料等供應(yīng)商也會自然而然前來聚集，由此形成商業(yè)表現(xiàn)上的良好閉環(huán)。

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