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碳化硅赛道火热广州南沙全产业链快速聚集

2023-06-30 19:31:37来源：21世纪经济报道

21世纪经济报道记者骆轶琪广州报道

因新能源汽车快速成长而涌现出对碳化硅的需求，也在催生国内产业生态加速聚合发展。

(资料图)

在广州南沙有一个约2平方公里的集成电路产业园，先后引进了芯粤能、芯聚能、晶科电子、联晶智能、南砂晶圆、奕行智能、先导装备等一批行业龙头企业，覆盖半导体设计、材料、制造、设备等产业链环节，在国内率先实现了对宽禁带半导体的全产业链布局。

在近日由芯谋研究承办的2023中国·南沙国际集成电路产业论坛上，南沙企业代表肖国伟在发言中介绍，得益于当地政府营造的良好环境，南沙成为广东省涵盖宽禁带半导体芯片制造、封装测试的全产业链基地，形成了产业聚集生态。

芯谋研究总经理景昕对21世纪经济报道记者分析，目前广州市不同区域内的半导体产业发展形成了差异化表现，南沙聚焦化合物半导体产业链、黄埔聚焦硅基产业链，二者均可以形成良好的内生商业闭环。

需求旺盛

碳化硅的火热，与其材料特性所能带来巨大效益有关。

芯粤能总裁徐伟在演讲中表示，简单总结来看，碳化硅的优势在于其相比硅材料，会更适合功率器件。在相同击穿电压条件下，碳化硅的导通电阻只是硅的1/344。

碳化硅的系统性优势包括，可以降低70%的系统损耗、缩小40%的系统体积、降低15%的系统成本等。从实际应用效果看，早期特斯拉（如Model3、Y等系列）通过采用400V平台的碳化硅器件，使得新能源车在市场上取得了很好的效率、效能表现。

据他分析，通过与汽车行业人士交流发现，尽管还有一定成本考虑，但目前行业公认800V电压架构的碳化硅器件，将是下一代新能源汽车的核心。从应用角度看，碳化硅在新能源车上将应用在DCDC、OBC、主驱逆变器等领域。

除此之外，随着国内新能源行业的发展，光伏、风能、储能等领域以及超高压输变电、“万伏千安”工程等，都会为碳化硅带来巨大应用场景和市场前景。

调研机构Yole预计，2021年碳化硅功率器件在全球应用市场中，新能源汽车占比约63%、能源行业占比约14%、工业行业占比约12%；到2027年，预计将有接近80%的占比将应用在新能源汽车市场，届时在工业行业的应用份额可能高于在能源行业。从2021年到2027年，预估碳化硅功率器件应用市场的年均增速将是34%。

从碳化硅器件制造的市场格局来看，徐伟指出，目前全球市场主要被欧美日公司垄断，前六家公司占据近95%市场份额。目前国内新能源车中，采用碳化硅器件模组批量上车的，无一例外应用了进口芯片。这为行业未来发展带来一定挑战，意味着国内公司需要做到更好，但同时也意味着巨大发展空间。

综合观察目前头部大厂意法半导体、Wolfspeed等厂商目前在8英寸碳化硅晶圆厂的产线进展，得到的启发是，碳化硅芯片制造平台在全球仍处于短缺状态，因此欧美大厂在大规模布局，这也是国内相关产业在积极准备的原因所在。

“随着国内新能源汽车行业、风光储等应用场景不断出现和发展，将为产业带来巨大市场机会。简单来说是群雄并起，但最终鹿死谁手还未可知。我们也希望加入这个行业，发挥芯粤能核心平台和芯片制造平台的作用。”徐伟如此指出。

从技术发展趋势来看，目前碳化硅其实还处在初级阶段，要发挥其优势，仍需努力研发先进技术，包括大尺寸、低缺陷衬底，高沟道迁移率工艺，先进沟槽技术超级结技术等方面。

徐伟进一步表示，由于碳化硅材料生长的特殊性、切磨抛加工的难度、工艺要求高等特点，意味着材料端还有诸多需要进一步攻克的技术；器件方面，碳化硅的沟道迁移率相比硅基仍有提升空间。

产业链成型

与此同时，应用环节对技术面的要求也越来越高。此前特斯拉宣布将大幅减少对碳化硅的用量，曾引起极高关注。背后原因就在于目前碳化硅器件成本依然偏高、且供不应求。

有行业人士对21世纪经济报道记者表示，产业界分析认为，特斯拉宣布减少碳化硅用量，核心是希望提高碳化硅的效能发挥空间。

“国内专家做过一些研究，发现从功率器件技术和碳化硅材料本身性能，这两方面看，确实有减少空间。又或者用碳化硅功率器件作为主模组，搭配硅基IGBT功率器件的方案，同样可以让成本下降。”该名人士续称，从应用角度来看，新能源车肯定是碳化硅应用主战场，但风光储等行业也打开了很好的应用场景，因此其实即便整车减少了碳化硅用量，但对碳化硅产业本身来说并不是坏消息。

“等碳化硅功率器件的成本可以下降到和硅基器件可以比拟的时候，甚至有望进入目前硅基市场在深入应用的消费级市场，比如家用空调、微波炉、电磁炉等。随着技术进步，碳化硅材料将进一步开拓丰富的应用场景。对于厂商来说，挑战其实在于如何迅速跟上技术迭代步伐，持续提升器件性能。”上述人士表示，从理论上测算，要实现特斯拉提出的减少75%碳化硅用量其实可行，只是需要从方案、技术等方面共同推动落地。

面对产业层面的发展机遇，广州南沙也形成了相对完善的产业链分布。

广东芯聚能半导体有限公司CEO周晓阳在演讲中表示，南沙的产业链中，碳化硅衬底有南砂晶圆；碳化硅晶圆芯片大规模代工制造有芯粤能半导体，其主攻6/8英寸晶圆碳化硅芯片制造；碳化硅器件设计、模块封装有芯聚能半导体；应用层面有主打新型显示和智能车灯的联晶智能。

肖国伟在发言中表示，芯粤能项目2021年落户南沙，总投资75亿元人民币，分别建设年产24万片6英寸、24万片8英寸碳化硅晶圆生产线，是目前国内最大的专注于车规级、具规模化产业聚集及全产业链配套的碳化硅芯片制造项目。

他同时宣布，芯粤能碳化硅晶圆生产线顺利进入量产阶段，包括1200V、16毫欧、35毫欧等一系列车规级和工控级碳化硅芯片产品，各方面测试数据良好，陆续交付多家客户和主机厂送样验证，目前已签约COT客户十余家，并完成四家客户规模产品的量产。

据徐伟介绍，芯粤能的定位包括三方面：第一，市场多元化。陆续布局现在的900V、1200V，到未来的1700V、3300V碳化硅器件；第二，产业规模化，芯粤能分步实施一期和二期产能建设，现已开始布局第三期用地及8英寸规模发展；第三，技术专业化，聚焦碳化硅功率器件。有信心在今年底把芯粤能的产能提升到1万片。

景昕对记者表示，目前南沙区对化合物半导体形成了较为完整的产业聚集表现，覆盖衬底、外延、器件、终端通用模组等产业环节，下游应用则有新能源车企、储能等厂商的旺盛需求，

黄埔区是广州市内布局集成电路较早的区域，覆盖硅基半导体的制造、设计、封装、测试全产业链发展、布局相对完整，且省市层面的行业协会也坐落于此。

“其实一个地方很难做到非常全面完整的产业链，粤港澳大湾区要打好终端应用丰富的这张牌。”他续称，当区域内的各个环节有标志性企业，同时随着制造企业的落地，相关设备、零部件、材料等供应商也会自然而然前来聚集，由此形成商业表现上的良好闭环。

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