碳化硅晶圆从6寸向8寸迭代,上游衬底和外延环节的扩产进展、以及下游器件制造环节的产能利用率,是决定产业链受益程度的关键。当前碳化硅主流仍为6寸线,克里(Cree)的8寸线正在扩产,需要大量时间。晶圆尺寸越大,单片产出的Die数越多——以5mm×5mm的Die尺寸为例,8寸Wafer产出数为1033片,12寸Wafer产出数为2461片(资料来源:芯能半导体)。因此,率先实现8寸量产并稳定供货的衬底/外延厂商,以及能快速适配8寸工艺的器件设计制造企业,将最直接受益于单片成本下降与产能释放

产业链各环节受益程度分析

上游衬底与外延:扩产决定成本拐点

碳化硅衬底是产业链的“咽喉”,其尺寸升级直接决定后续加工效率。官方资料显示,克里(Cree)的8寸线仍在扩产,且需要大量时间。这意味着衬底供应商的扩产节奏将主导8寸晶圆的供给释放,率先突破量产瓶颈的企业能获得先发优势。外延环节同样受益,8寸衬底可承载更多外延片面积,摊薄单位外延成本。

中游器件设计制造:MOS管是蓝海,封装能力成壁垒

器件环节分化明显。国内厂商目前主要聚焦于碳化硅二极管(FRD)市场,竞争已趋红海;而工艺要求更高的碳化硅MOS管则仍是蓝海,主要由海外品牌主导。对于MOS管,从平面结构向沟槽结构演进是行业趋势(如罗姆、英飞凌已推出沟槽型产品),但沟槽型氧化层可靠性仍需车厂验证。此外,封装设计是发挥碳化硅性能的关键——特斯拉即采用自有TPAK封装技术,外采裸芯片后自行封装。具备独立封装设计与8寸晶圆适配能力的器件厂商,将在MOS管蓝海中率先抢占份额

下游应用:成本下降推动渗透率提升

当前碳化硅与IGBT在高功率市场并非完全替代,而是互补共存。随着8寸晶圆放量带动成本下降,碳化硅模块在逆变器、充电桩等领域的应用渗透率有望加速提升。但需注意,碳化硅产品仍存在一致性等可靠性问题,需更多车规验证(如特斯拉曾因后电机逆变器功率半导体元件异常发起召回,有观点认为可能与衬底一致性导致参数漂移有关)。

常见问题

碳化硅晶圆从6寸升级到8寸,单片成本能降多少?

官方未公布具体降幅,但核心逻辑是单片产出Die数大幅增加。以5mm×5mm的Die为例,8寸Wafer产出1033片,12寸产出2461片(芯能半导体数据)。晶圆尺寸越大,单位面积成本越低,但实际降本幅度还受良率、设备折旧等影响,需以各厂商后续量产数据为准。

国内哪些企业在碳化硅MOS管上有突破?

国内企业目前重心仍在IGBT,碳化硅MOS管领域多为海外厂商主导(如克里、意法、安森美、罗姆、英飞凌)。国内大部分厂商仅能生产碳化硅二极管,MOS管因工艺难度高仍是蓝海市场。比亚迪、斯达等厂商主要通过采购克里或意法的晶片进行封装,而非自研MOS管芯片。

特斯拉在碳化硅领域的供应链策略是什么?

特斯拉采用自有TPAK封装技术,主要采购意法半导体(ST)的碳化硅裸芯片,而意法的大部分衬底来自Wolfspeed(即Cree)。特斯拉还将TPAK设计开放给其他海外大厂,实现多供应商供货,以降低供应链风险。

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