SiC是半導體領域最具成長力的材料，預計到2028年市場增長5倍。

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SiC目前有兩大應用市場，一是電動車逆變器、充電樁、太陽能發電、直流電網中取代硅基IGBT，二是以SiC基板（Substrate，大陸多稱之為襯底，也有稱之為blankraw wafer，空白晶圓）承載GaN做5G基地臺的RF功率放大。

SiC和GaN都是市場備受矚目的第三代半導體材料，第一代是硅，第二代則是砷化鎵。第三代又稱寬帶隙半導體。其最主要應用就是功率電子領域，功率半導體兩個最重要參數，一個是電子的遷移速率即速度/電流，另一個是能隙，其決定了半導體的崩潰電場，即最高承受電壓。 SiC和GaN能隙是硅的三倍多，崩潰電場是硅的近10倍。功率元件通常都做開關電源用，需要低導通電阻和大電流，大功率電力系統為提高轉換功率需要盡量提高電壓，而電壓=電場x距離。相同電壓下，SiC和GaN可以減少大約十倍的操作距離，距離為電阻成正比，即導通電阻很低。因此相對硅基半導體SiC和GaN可以大幅度提高電力系統效率。

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SiC功率系統產業鏈，最上游的基板到器件設計，然后是外延片，再后是芯片處理也就是晶圓代工，然后是封測，最后是系統。
此外，要說一下GaN，GaN沒有安身立命的場所，它必須依附在某種基板上，通常有三種基板：一是藍寶石，藍寶石基板加GaN就是藍光或白光LED，這在20年前已經由日本廠家發明；二是SiC基板，就是5G基站的射頻放大器，此外大功率軍用雷達也是典型應用；三是硅基板，就是普通的功率元件，特別適合用在手機快充領域的功率元件。
與硅基半導體不同，SiC產業鏈多了外延片Epitaxy這個環節，臺灣稱之為磊晶，也有稱之為長晶。Epitaxy來自希臘文，epi代表在上方，而taxy指規則排列。之所以有這個工序是為了制造一層單晶機構，發揮復合半導體最大效能，它厚度很薄，大約是一個分子或原子的高度，通常有三種工藝，液相磊晶、氣相磊晶（再分為化學氣相和物理氣相）和分子束磊晶。

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SiC MOSFET的成本結構，超過一半來自基板，磊晶占的比例很低。 基板是SiC元件最關鍵的原材料，也是最具技術含量和含金量的領域，SiC元件成本中，基板至少占一半，車載領域對散熱要求高，因此所占成本更高，達65%。就6英寸晶圓來說SiC基板價格為900-1200美元，是硅的50倍。 實際SiC比硅出現的更早，早在1890年就已經出現，但一直難于突破量產瓶頸。SiC單晶生長溫度高達2600℃，比硅基高1000°，且碳化硅只有“固-氣”二相，相比于第一代、第二代半導體的“固-液-氣”三相，控制起來要困難得多，沒有相關技術進行參考借鑒。加上SiC的單晶結構差不多有200余種同分異構體，很多的晶型間的自由能差異非常小，需要幾十年的時間來摸索最合適的工藝，這些都給其單晶的產業化生長制備帶來了很大的挑戰。 冷戰時代，SiC材料是洲際導彈彈頭涂敷材料，美蘇都大力發展SiC材料制造工藝，最終用在電動車上。俄羅斯圣彼得堡工業大學是全球SiC單晶成長技術的發源地，其后輾轉進入了瑞典AMDS。

基板領域，Cree是絕對霸主，市場占有率超過60%，車載領域超過80%。Cree在SiC基板領域研發超過35年，主要技術來源實際是北卡萊羅納大學即NCSU，1987年NCSU的研究生約翰·帕爾默（John Palmour）發明專利，即SiC基MOSFET晶體管的發明，同年，約翰·帕爾默在NCSU的三角研究園創立Cree。但SiC基板一直無法突破，直到2006年Cree收購INTRINSIC Semiconductor，而這家公司則收購了瑞典AMDS和Bandgap Technologies 公司。最終歷經30年研究，在2011年發布全球首個SiC MOSFET功率器件，然后依靠SiC基板技術，大力發展LED。 2015年9月，Cree公司將旗下功率和射頻部門（Power ＆ RF）分拆為獨立的“Wolfspeed”公司。英飛凌試圖收購該公司，被美國政府以牽涉國家安全為理由拒絕。

2019年，Cree成為大眾汽車集團FAST（Future Automotive Supply Tracks，未來汽車供應鏈）項目SiC獨家合作伙伴。

Cree的產能已被下游大客戶買斷，主要客戶包括ST、英飛凌、安森美。需要指出，ST不僅簽署了超5億美元的SiC基板購買合同，同時也以1.375億美元現金收購了瑞典SiC晶圓制造商Norstel AB。 II-VI主要致力于SiC-GaN，即射頻領域。SiCrystal是日本SiC第一大廠羅姆的子公司，SiCrystal于2009年被羅姆低價收購。早在1999年，羅姆就開始聚焦SiC，最初的SiC MOSFET開發始于2002年，初始樣品于2005年出貨。隨后2007年試制了300A MOSFET，并于2008年發布了溝槽式器件。 2009年Rohm收購了SiC晶圓供應商SiCrystal，隨后在2010年推出首批批量生產的SiC肖特基二極管和MOSFET，2012年批量生產全SiC模塊，2017年交付了6英寸SBD。SiCrystal是羅姆成為ST意法半導體之外最大的SiC元件大廠的主要原因，2020年初SiCrystal與ST簽署了1.2億美元的供貨大單。SiCrystal也是中國SiC設計公司最多采購的供應商。 中國碳化硅材料供應商有山東天岳。2019年中期，華為旗下的哈勃科技投資了以碳化硅為主要業務的山東天岳公司，并占股10%。早在2008年6月4日，山東天岳公司團隊就提供了一項名為“用于半導體單晶生長的高純碳化硅粉的人工合成方法”的發明專利（申請號：200810016665.6）。

SiC磊晶領域所占價值很低，主要廠家是臺灣的嘉晶電子和昭和電工。國際大廠IQE、IET，臺灣聯亞、全新光電也有能力，但目前他們主要還是集中在市場更大的手機PA和VCSEL領域。 晶圓代工領域，SiC功率器件廠家基本上都自己擁有晶圓廠，不會委外代工。實際不止SiC功率器件領域內如此，所有硅基功率器件領域內也是如此。主要是考慮到成本控制問題，自有晶圓廠產品才能有競爭力。當然，中國大陸廠家是能外包的都外包，降低固定資產投入。 目前SiC功率器件晶圓代工領域恐只有臺灣漢磊一家，漢磊是累積了8年經驗才開始從事SiC功率器件晶圓代工。環宇、嘉晶也有能力，但對此都缺乏興趣。漢磊幾乎是唯一選擇。漢磊的主力也不在此，畢竟市場太小了，基于SiC的GaN晶圓代工才是焦點，因為難度極高，一般廠家做不來，只有多年從事復合半導體晶圓代工的廠家才行。臺灣有全球前三大復合半導體晶圓代工廠，穩懋、宏捷科、全新光電合計市場占有率超90%，比硅晶圓代工市場集中度更高。

下游SiC元件領域，ST占據絕對霸主地位，市場占有率超過50%，目前ST接獲的68個項目中工業和汽車領域各占一半。特斯拉是ST獨家供應，比亞迪也在使用ST的SiC MOSFET。除ST外，英飛凌和羅姆占了大約40%的市場。安森美在SiC二極管領域也有一席之地。

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現代和雷諾可能會是羅姆的大客戶，羅姆通過大陸汽車動力總成事業群分拆的Vitesco供應給現代和雷諾，此外PSA-FCA電驅動軸也是Vitesco主要客戶。豐田則由電裝供應。大眾、奧迪和奔馳未來可能由英飛凌供應。這中間都需要通過電驅動軸廠家配合。中國宇通則是采用常州斯達半導體的SiC MOSFET 1200V，由Cree提供成品晶圓，斯達半導體只做封裝測試。

原文標題：未來之星：SiC產業鏈研究

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責任編輯：haq