当前SiC晶圆主流仍为6寸,8寸扩产缓慢。功率器件行业竞争格局呈现国际龙头主导、国内企业追赶的态势:Wolfspeed(克里)在衬底领域优势显著,而国内企业在器件环节仍以二极管为主,MOS管市场尚待突破。
国际龙头格局:Wolfspeed领跑衬底,意法半导体主导器件
在碳化硅产业链中,Wolfspeed(Cree)是衬底领域的绝对龙头,其8寸线正在扩产,但需要大量时间。意法半导体(ST)是特斯拉官宣的碳化硅合作伙伴,其大部分衬底都来自Wolfspeed。在器件结构上,克里、意法、安森美三家主要采用平面型产品,而罗姆和英飞凌则采用沟槽型产品。沟槽型是终极目标,但可靠性仍需验证——英飞凌虽声称其结构不同并做了大量测试,但作为碳化硅后来者,其封装难度远大于IGBT,还需车厂验证。
国内企业现状:二极管红海,MOS管蓝海
国内厂商当前重心仍在IGBT领域,碳化硅能力有限。斯达半导采购克里晶片进行封装,比亚迪碳化硅模块也采购自意法或博世晶片再自封装。但关键瓶颈在于:国内大部分厂商只能生产碳化硅二极管,无法量产工艺要求更高的MOS管。因此二极管市场竞争激烈(红海),而MOS管市场仍是海外厂商主导的蓝海增量市场。
产能瓶颈:6寸主导,8寸扩产缓慢
碳化硅目前主流仍为6寸线,Wolfspeed的8寸线扩产耗时较长。晶圆尺寸越大,单片产出芯片越多——以5×5mm Die尺寸为例,8寸晶圆产片数约1033颗,12寸约2461颗。8寸线若无法快速放量,碳化硅晶圆将持续面临供货不足,降本进程也会滞后。
常见问题
碳化硅与IGBT是替代关系吗?
在当前价格区间下,两者是互补关系而非替代。碳化硅和IGBT在高功率市场各有适用场景,未来电车可能采用氮化镓+碳化硅或氮化镓+IGBT的混合方案。
特斯拉碳化硅召回事件说明了什么?
特斯拉因“后电机逆变器功率半导体元件异常”召回Model 3,有观点认为可能是衬底一致性问题导致参数漂移。这反映出碳化硅产品仍存在不稳定性,需要更多可靠性试验。
国内企业何时能突破碳化硅MOS管?
国内厂商目前主要聚焦二极管,MOS管工艺难度更高。谁能率先量产碳化硅MOS管,谁就能抢占蓝海市场。这需要封装技术、衬底质量等多方面突破,时间上尚无明确预期。