意法半导体作为特斯拉官宣的碳化硅合作伙伴,其大部分衬底都来自美国厂商Wolfspeed(即Cree),这一格局恰恰反衬出国产SiC功率器件在衬底—外延—器件全链条上实现自主可控的紧迫性。对国内企业而言,突破口不在于全面铺开,而在于率先攻克碳化硅MOS管这一“蓝海”市场,并推动衬底环节的规模化降本。
从衬底绑定看国产替代的差距
意法半导体(ST)的案例说明,即便是欧洲功率半导体龙头,也需要依赖美国Wolfspeed的衬底供应。这种“器件龙头+衬底霸主”的绑定关系,意味着碳化硅产业的竞争本质上是全链条的竞争,而非单一环节的比拼。国内企业若只在封装或模块环节发力,上游衬底、晶片仍受制于人,自主可控就无从谈起。
当前国内碳化硅产业的重心仍放在IGBT领域,对于工艺难度更高的碳化硅MOS管,整体技术水平尚有差距。具体来看,国内厂商在碳化硅成品上大部分只能做成二极管,而二极管市场已是一片红海;相比之下,碳化硅MOS管市场原本完全由国外品牌占据,是名副其实的增量“蓝海”——谁能率先实现MOS管的规模化量产,谁就能抢占先机。
国产SiC的突破口:MOS管与衬底降本
从技术演进看,碳化硅MOS管正从平面结构向沟槽结构过渡。沟槽型在导通电阻上更有优势,但其氧化层可靠性是车规验证的关键难点。国内企业若要在器件端突破,需正视这一工艺挑战,在可靠性验证上投入足够时间与资源。
衬底环节则是另一大突破口。碳化硅晶圆的主流仍是6寸线,Wolfspeed的8寸线尚在扩产。晶圆尺寸越大,单片产出的芯片数量越多——以5mm×5mm的Die尺寸为例,8寸晶圆产出约1033颗,12寸晶圆则可产出约2461颗。晶圆尺寸的扩大直接决定产能供给与降本速度,这也是国产衬底企业(如天科合达、天岳先进等)需要持续突破的方向。
常见问题
国产SiC器件厂商当前主要卡在哪个环节?
卡在碳化硅MOS管的工艺能力上。国内厂商目前多数只能将碳化硅晶片做成二极管,而MOS管对工艺要求更高,这部分市场仍以国外品牌为主。封装环节同样需要重新设计以发挥碳化硅性能,不可轻视。
国内做碳化硅模块的企业,晶片从哪里来?
部分国内模块厂商(如斯达等)的碳化硅晶片采购自Cree(Wolfspeed),比亚迪的碳化硅模块则采购自意法半导体或博世的晶片后自行封装。这说明国产替代的短板在上游晶片环节,而非封装环节。
碳化硅晶圆尺寸对国产替代有多大影响?
影响很大。碳化硅目前主流仍是6寸线,而8寸线扩产周期长。晶圆越大、单片产出芯片越多,越有利于摊薄成本、缓解供货压力。推动更大尺寸晶圆的量产放量,是碳化硅降本和产能保障的关键路径,也是国产衬底企业的重要机遇。