碳化矽晶圓尺寸越大，單位芯片成本越低，從6英寸向8英寸轉型升級是產業發展的大趨勢。此前，媒體很早就曾提出「8英寸碳化矽元年」，但大多停留在炒概念階段。不過分析最近幾月釋出的資訊，可以發現全球各功率半導體大廠在過去幾年中投資布局的8英寸碳化矽生產線，已經逐步進入落地階段，包括英飛淩在馬來西亞建設的居林新廠，安森美在南韓富川規劃的生產設施，三安在湖南、重慶投資的碳化矽專案等。或許碳化矽8英寸時代的腳步這次真的已經臨近。
8英寸碳化矽訊息頻發
英飛淩在8月8日宣布，其位於馬來西亞居林的8英寸碳化矽功率半導體晶圓廠一期專案正式啟動營運。專案投資額20億歐元，重點生產碳化矽功率半導體，同時也涵蓋部份氮化鎵外延生產。英飛淩在社交平台上官宣，該廠將於今年底開始生產碳化矽產品，預計2025年可實作規模量產。英飛淩於2022年2月宣布斥資20億歐元，在馬來西亞居林工廠建設第三廠區，後又於2023年8月宣布再投入50億歐元進行擴建，總投資額上升到70億歐元。一期專案以碳化矽為主力，還將包括氮化鎵外延；二期投資額將打造全球最大、最高效的8英寸碳化矽功率半導體晶圓廠。
2023年安森美在南韓京畿道富川市投資建設碳化矽生產設施，目標2024年完成器材安裝。近日媒體報道，安森美計劃該廠初期生產6英寸碳化矽晶圓，年底前完成8英寸碳化矽的認證，包括從襯底到晶圓廠的全產業鏈認證，2025年完成8英寸工藝驗證和轉換，並投入量產，產能將擴大到當前規模的10倍。
近日亦有訊息稱，羅姆決定將其位於日本宮崎縣的第二家工廠用於生產8英寸碳化矽襯底，2024年開始投產。該廠原為出光興產旗下，2023年羅姆將其收購，改造成碳化矽功率半導體生產基地。另一家日本功率半導體廠商三菱電機也宣布將加快建設位於熊本縣的8英寸碳化矽晶圓廠。該廠原計劃營運日期為2026年4月，現已提前至2025年11月。
國內近來有關8英寸碳化矽也是訊息頻出。天科合達2022年便釋出了「8 英寸導電型碳化矽襯底」新品，2023 年實作 8 英寸導電型碳化矽襯底小規模量產，並且在下遊客戶端驗證方面取得了積極的進展。2020年三安在湖南長沙建設碳化矽工廠，一期6英寸碳化矽晶圓20萬片/年，二期6英寸碳化矽晶圓36萬片/年，8英寸碳化矽晶圓48萬片/年。2023年6月，三安還與意法半導體共同在重慶合資建設碳化矽晶圓廠，同時三安光電還獨立投資70億元配套建設一座8英寸碳化矽襯底廠。三安光電在投資者互動平台透露，重慶三安專案預計8月底將實作襯底廠的點亮通線。6月19日，士蘭集宏8英寸碳化矽功率器件芯片制造生產線專案開工，總投資120億元，分兩期建設，建成後將形成年產72萬片8英寸碳化矽功率器件芯片的生產能力。7月8日，天嶽先進釋出公告，將募集資金3億元，用於投資8英寸車規級SiC襯底制備專案。
規模量產腳步臨近
從6英寸向8英寸擴充套件是碳化矽產業的一個明確發展趨勢，其中最突出的優勢就是成本降低。資料顯示，從4英寸升級到6英寸預計單片成本可降低50%，從6英寸到8英寸成本預計還能再降低35%。TrendForce集邦咨詢報告顯示，碳化矽從6英寸升級到8英寸，襯底的加工成本有所增加，但可以提升芯片產量，8英寸能夠生產的芯片數量約為6英寸碳化矽晶圓的1.8倍。同時，8英寸襯底厚度增加也有助於在加工時保持幾何形狀，減少邊緣翹曲度，降低缺陷密度，提升產品良率。也就是說，采用8英寸襯底能夠大幅降低單位綜合成本。
當然，就目前價格來看，8英寸碳化矽晶圓成本仍然高於6英寸。但英飛淩科技高級副總裁、英飛淩科技汽車業務大中華區負責人曹彥飛指出，任何技術的發展都有一定的周期，這種周期伴隨著技術的持續提升，也伴隨著成本的改善。事實上，尤其碳化矽這幾年在高壓平台確實有非常多車企和車型采用。
此外，矽基共線也可推動晶圓制造成本的大幅降低。8英寸矽基產線能很大程度上與碳化矽產線共線，僅需要增加幾種高溫器材就能實作矽線向碳化矽線的轉換。將已有矽產線改造為碳化矽產線（棕地建線），可大大降低建線成本。根據安森美的披露，其棕地建線成本比Wolfspeed的綠地建設成本低40%。所以現在有很多傳統的做矽基功率器件的企業也在考慮將其富余的8英寸產能轉換為碳化矽器件產能。
那麽，各大廠商的8英寸碳化矽產能什麽時候將大規模釋放？業內人士指出，從襯底角度來看，2024年仍處於8英寸襯底技術完善、工藝穩定和量產能力提升的關鍵階段，要想真正實作8英寸襯底的規模化交付（與目前6英寸產能規模接近）大概還需要1年的時間。
此外，碳化矽晶圓產線的進度也是一個重要影響因素。從2023年開始，英飛淩、意法、安森美、羅姆、博世、芯聯整合等國內外主要的碳化矽功率器件大廠就已經先後開啟了8英寸襯底的批次驗證工作。但是因為器件驗證本身有很多環節，驗證的周期也比較長，再考慮到晶圓廠在8英寸起量過程中可能遇到的一些工藝問題導致的時間耽擱，預計8英寸器件正式透過驗證並有大批次訂單大概還需要1-2年的時間。也就是說，從明年年初開始，已建成投產的8英寸器件線會開始逐步釋放8英寸訂單需求，並在2025年底至2026年初有明顯的需求提升。
英飛淩也表示，其對於碳化矽的產能布局基本位於奧地利的菲拉赫生產基地和馬來西亞的居林工廠。按計劃，居林工廠從 2025 年第一季度開始將推出 8英寸的產品，並計劃在質素驗證透過後的3年內全面過渡到8英寸產能。
至於「8英寸碳化矽元年」的問題，要看業界對於「元年」如何定義。2024-2026這三年都很關鍵，是決定未來市場競爭格局的關鍵三年。可以認為2025年是8英寸碳化矽的元年，因為無論從襯底供應端還是需求端來看，明年都會是一個開始逐步起量的時間點。
襯底領域中國企業已追平競爭對手
中國企業很早就加入碳化矽產業的行程當中。特別是在襯底制備領域，國內企業的進步很快，目前國內襯底企業的6英寸以及8英寸產品，無論是從產品的質素、產能還是價格，都已經具備了明顯的競爭力。包括天科合達在內的國內頭部幾家襯底企業都已經實作了8英寸產品的小批次量產，並且在下遊客戶端驗證方面取得了積極的進展。預計未來幾年，國內頭部襯底企業將成為國際市場8英寸襯底的主要供應商，市場占比遠超目前的6英寸。但是，值得註意的是，目前在晶圓制造方面，國內企業還存在一定差距，無論是制造工藝、量產能力，還是質素管控、客戶系統解決方案等方面仍落後於國際大廠。
那麽，中國企業應如何抓住這次碳化矽產業從6英寸向8英寸切換的有利契機呢？首先，對於新興產業來說政府的支持非常必要。三安光電副董事長、總經理林科闖在此前接受采訪時就表示，政府對新材料產業的大力支持，以及全球市場對高效能半導體材料的需求旺盛，可為國內碳化矽產業提供良好的發展環境。
充分發揮中國龐大套用市場的優勢，加強與下遊的合作也十分重要。林科闖強調，碳化矽的技術路徑十分明朗。未來透過與汽車制造商、技術合作夥伴以及供應鏈夥伴的緊密合作，助力新能源汽車產業實作更環保、更高效、更節能的發展目標。另外，除新能源汽車之外，碳化矽在光伏、儲能等領域的套用也越來越多。碳化矽企業需要繼續加大碳化矽材料和器件研發的投入，並加快探索碳化矽在光伏、儲能、充電樁等領域的套用，拓寬產品套用範圍。
對於碳化矽企業來說，下一步的發展重點在於降本增效。當前碳化矽對標的重點仍是矽基IGBT，因此還是要加快推動碳化矽晶圓降本，把市場蛋糕做大。隨著8英寸碳化矽量產的推進，仍有很多潛力可以挖掘。比如碳化矽在長晶工藝上還有很多技術需要摸索和積累。未來很長一段時間，隨著8英寸的研發投入，長晶工藝有望持續取得重大突破，推動成本實作大幅降低和效能的大幅提升。8英寸碳化矽的先進加工技術也會實作持續的突破。此外，器材、原料和耗材在碳化矽襯底外延以及晶圓制造環節占據著重要成本構成，積極尋求國產化替代，對於降本降價有著重要意義。
