由于其寬帶隙和優(yōu)異的材料特性, SiC基功率電子器件現(xiàn)在正成為許多殺手級(jí)應(yīng)用的后起之秀，例如汽車、光伏、快速充電、PFC等。然而，在整個(gè)SiC功率器件中，材料成本（即襯底和外延層）通常占比50%~75%。這將大大推遲SiC電力電子產(chǎn)品的真正市場爆炸。

近日，在第九屆國際第三代半導(dǎo)體論壇&第二十屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇上，湖南三安半導(dǎo)體技術(shù)總監(jiān)葉念慈在“碳化功率器件及其封裝技術(shù)分會(huì)”上，帶來了“產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合如何為SiC功率器件工廠賦能”的主題報(bào)告。

“碳化功率器件及其封裝技術(shù)分會(huì)”作為重要分會(huì)之一，由三安半導(dǎo)體、廣州南砂晶圓半導(dǎo)體技術(shù)有限公司、北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司、 賽邁科先進(jìn)材料股份有限公司、清軟微視（杭州）科技有限公司、九峰山實(shí)驗(yàn)室、德國愛思強(qiáng)股份有限公司、 河北普興電子科技股份有限公司、 江蘇博睿光電股份有限公司、哈爾濱科友半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)裝備與技術(shù)研究院有限公司、上海瞻芯電子科技有限公司、清純半導(dǎo)體(寧波)有限公司協(xié)辦支持。

報(bào)告指出，在世界各國政府針對(duì)脫碳、可再生能源需求不斷增加以及提高電源效率的需求不斷增加的背景下，功率半導(dǎo)體市場持續(xù)增長。Yole Group 旗下市場研究公司 Yole Intelligence 表示，報(bào)告稱，2022年功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到209億美元，包括分立器件和模塊，2022年至2028年將以8.1%的復(fù)合年增長率（CAGR）增長，這就意味著到2028年將達(dá)到333億美元。其中，離散器件2022年估值為143億美元，預(yù)計(jì)到2028年將增長至185億美元。推動(dòng)這一增長的主要應(yīng)用是 xEV、直流充電基礎(chǔ)設(shè)施和汽車，其中消費(fèi)市場仍然是最大的市場。此外，2022年占功率半導(dǎo)體總體市場68%、模塊市場31%，但預(yù)計(jì)到2028年模塊占比將增至總量56%、模塊市場43% 。

葉念慈在報(bào)告中指出，與硅基工業(yè)中傳統(tǒng)的水平分工供應(yīng)鏈相比，垂直整合正成為降低SiC功率電子產(chǎn)品整體成本和確保成品質(zhì)量的一種有吸引力的方式。因此，許多SiC玩家相應(yīng)地傾向于IDM（集成器件制造商）模式。

然而，在電力電子代工業(yè)務(wù)中，情況并非如此。特別是在SiC領(lǐng)域，占主導(dǎo)地位的鑄造企業(yè)主要專注于晶圓工藝。材料（即襯底和外延層）要么從外部購買，要么由客戶指定提供。SiC器件代工通常只是因?yàn)槿狈夹g(shù)、不熟悉IDM模型或資本投資保守而提供晶片處理服務(wù)。這通常會(huì)導(dǎo)致高COO和質(zhì)量責(zé)任歸屬問題對(duì)最終客戶的影響，特別是基于目前水平分工的商業(yè)模式。湖南三安半導(dǎo)體正致力于解決這一問題，通過在長沙聚集4H-SiC晶體生長、襯底、外延、芯片加工和組裝測試設(shè)施，為代工客戶賦能，建立中國第一個(gè)垂直集成供應(yīng)鏈。報(bào)告中展示了SiC半導(dǎo)體功率器件代工服務(wù)垂直整合的力量。

他表示，碳化硅功率器件在高功率和高電壓應(yīng)用中具有巨大潛力，如600-1700V光伏逆變器、工業(yè)電源、電動(dòng)汽車和數(shù)據(jù)中心。具有垂直集成能力的制造服務(wù)，真正使參與者能夠通過多種優(yōu)勢抓住這個(gè)快速增長的市場。

此外，三安光電在10月23日曾宣布，旗下湖南三安在碳化硅產(chǎn)品上取得階段性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)8英寸襯底準(zhǔn)量產(chǎn)，部分產(chǎn)品已進(jìn)入主流新能源汽車企業(yè)供應(yīng)鏈。

在大尺寸碳化硅襯底方面，湖南三安8英寸碳化硅襯底已完成開發(fā)，依托精準(zhǔn)熱場控制的自主PVT工藝，實(shí)現(xiàn)了更低成本及更低缺陷密度，產(chǎn)品進(jìn)入小批量生產(chǎn)及送樣階段，后續(xù)公司將繼續(xù)注重良率提升，加快設(shè)備調(diào)試與工藝優(yōu)化，并持續(xù)推進(jìn)湖南與重慶工廠量產(chǎn)進(jìn)程。

碳化硅MOSFET方面，該公司推出650V-1700V寬電壓范圍的SiC MOSFET產(chǎn)品，具有高性能、高一致性和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。其中，1700V/1000mΩ MOSFET主要使用在光伏逆變器的輔助電源，1200V/75mΩ MOSFET主要應(yīng)用于新能源汽車的OBC，兩款產(chǎn)品均已處于客戶端導(dǎo)入階段，將逐步批量供貨；1200V /16mΩ車規(guī)級(jí)芯片已在戰(zhàn)略客戶處進(jìn)行模塊驗(yàn)證。

此外，湖南三安與意法半導(dǎo)體在重慶設(shè)立三安意法半導(dǎo)體（重慶）有限公司，專門生產(chǎn)8英寸碳化硅晶圓，該項(xiàng)目前期相關(guān)審批事項(xiàng)已成功獲批，各項(xiàng)工作有序推進(jìn)，預(yù)計(jì)2025年完成階段性建設(shè)并投產(chǎn)，2028年實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)。

審核編輯：劉清