市场研究和战略咨询公司 Yole Développement （Yole）在去年发布的一则报告中估计，全球碳化硅 (SiC) 器件市场将以 34% 的复合年增长率 (CAGR) 增长，从 2021-2027年，将从10.9 亿美元增至63 亿美元。
尽管在今年三月，特斯拉（Tesla）在投资者大会上表示将减少75%的SiC市场用量的消息，一度引发业者担忧，但事实却截然不同，在新能源汽车、光伏的助推下，SiC市场呈起飞之势。全球主要的SiC器件制造商近几年在积极扩产与并购之余，也在与产业链上下游展开不同形式的合作，推动了整个生态系统的繁荣。
01 SiC热度催生多方合作
■ 汽车市场占功率 SiC 市场份额的70%
在Yole近期发布的功率 SiC 市场（Power SiC 2023）分析报告指出，主要由电动汽车中的逆变器、车载充电器和 DC/DC 转换器驱动的汽车市场， 在2022 年占据功率 SiC 市场份额的70%，到 2028 年这一比例将增长至 74% 。
主要 SiC 器件制造商意法半导体（ST）、英飞凌科技（Infineon）、Onsemi、Wolfspeed 和 Rohm 一直忙于与主要 OEM 厂商建立合作关系，这意味着主要 OEM 厂商和供应商对市场未来的收入有着良好的预期。2023 年，大多数电力电子厂商都在推进 SiC 业务，包括排名前 10 的企业。
■ 各大SiC器件厂商展开围绕汽车OEM的设计布局
下图展示了各大SiC器件厂商围绕汽车OEM的设计布局，可以看到，Onsemi在围绕汽车应用的布局尤为积极，该公司在近几个月与众多车企建立高效SiC器件相关合作关系，与现代、极氪、蔚来、德国大众和宝马等车企签署了多项协议。
■ Onsemi在Q2签署了超过30亿美元的新SiC长期供货协议
得益于在SiC领域的积极转型和布局，Onsemi截止今年8月1日的二季度（Q2）财报SiC营收增速喜人，同比增长近4倍，环比增长近1倍。该公司在Q2签署了超过30亿美元的新SiC长期供货协议（LTSA），总LTSA收入预计超过110亿美元。
图：领先的SiC器件厂商在OEM设计中的布局
来源：Yole Intelligence 2023
■ 多家SiC器件厂商展开围绕产能供应的并购与合作
过去一段时间，SiC产业在产能供应，尤其是衬底的供应一直紧缺，为此龙头企业大多与其供应商签署了长期供货协议来保障需求。如今随着这些供应商新增的产能投入量产，以及新玩家也开始进入市场，从衬底、外延到器件的供应合作延伸出更多的种类。
图：2022-2023 年（Q3）值得关注的SiC相关并购与合作
来源：Yole Intelligence 2023
如上图所示，如SiC晶圆与器件供应商Wolfspeed与瑞萨签署的十年SiC供应合约，为后者提供衬底和外延；ST与三安今年签署的合作协议，三安将为ST提供SiC外延及器件制造；三菱电机在计划新建一座8英寸SiC晶圆厂的同时，与Coherent签署合作协议，将大规模采用后者的8英寸SiC衬底。
■ 多家SiC器件厂商布局与汽车Tier 1供应商的合作
随着新能源汽车创新周期加速，为更好地把控规模成本和品质，汽车Tier 1供应商如博格华纳、大陆、联合电子、纬湃科技、电装等均早已积极布局以SiC模块为主的器件供应合作。
Wolfspeed和安森美均与博格华纳等签署了供货协议；上汽集团与Infineon的股权合作，二者合资成立上汽Infineon汽车功率半导体；还有吉利与芯聚能合资的芯粤能等。
总得来说，SiC生态上下游各类型的合作迅速增加，尽管产能扩张带来的风险不可避免，但对SiC技术的进一步成熟和应用无疑更为有利。
02 SiC设备厂受益
■ Wolfspeed大资金投资SiC战略导致股价下跌
自年初以来， Wolfspeed的股价已经下跌20.9%，就在8月16日，Wolfspeed发布了2023财年Q4和年度财报后，其股价当天又暴跌15%。作为当前全球最大的SiC晶圆制造商，面对如此火爆的SiC需求，Wolfspeed的股价走势引起了广泛的疑虑。
人们不禁猜测，SiC厂商是不是赌得太大了？会不会到最后，为他人做嫁裳。
■ SiC扩产计划获多方资金支持
以Wolfspeed为例，其SiC建厂资金构成有客户长约的预付款和投资、美国芯片法案资金的支持和贷款，据Wolfspeed财报中信息，其已经获得了美联储批准的50亿美元的CHIPS法案资金，启动了北卡罗来纳州 200 毫米材料工厂的建设。仅在2023财年，Wolfspeed就投入了1.602亿美元用于工厂启动成本，而这个投资还远未结束。进入2024财年Q1，Wolfspeed的运营支出目标包括800万美元的工厂启动成本和净收入成本，此外还包括约3700万美元的未充分利用成本。
■ 巨额SiC扩产资金流向设备厂
各家SiC厂商都收获了巨额的预付款订单，这一做法为SiC厂商投资扩产提供了良好的现金流支持，让他们得以在半导体下行周期中“明哲保身”。更重要的是，这也给了他们扩产的极大动力。各SiC厂商的投资很大一部分用于购买设备，巨额SiC扩产投资流向设备厂。
今年以来，内存和手机芯片市场低迷，美国限制对华出口先进设备的销售等因素影响，大型半导体设备厂商受到了不少负面影响。但这一轮SiC厂商的扩张计划确实抵消了轻微的疲软，让半导体设备厂商成为最先的赢家。在众多设备中，SiC外延设备是核心。目前主要被德国的Aixtron、意大利的LPE、日本的TEL和Nuflare 四家所垄断。
03 SiC市场前景与挑战
SiC的市场前景毋庸置疑，但是就技术和产品而言仍存在许多悬而未决的挑战，例如汽车领域更大规模地采用SiC技术，从6英寸晶圆转向8英寸，从400V升级至800V电池系统等等，对其制造成本、良率、可靠性等要求将是很大的挑战。
■ SiC材料的800V高压快充前景潜力巨大
800V高压快充是近两年在电动汽车领域的一项新技术，相较于传统的400V充电系统，800V充电系统的电压提高了1倍，缩减了电能传输的时间。800V高压快充对功率器件的耐压需求大幅提升，SiC-MOSFET相较Si-IGBT更具耐高压、低损耗和高频三大优势。
目前，许多主流车厂都已经或即将推出SiC材料的800V高压快充的车型，从2019年的保时捷Taycan开始，还有小鹏G6、长安阿维塔11、极狐阿尔法S华为HI版等，这些车型具备快速充电、长续航里程等优势。
总的来说，800V高压快充的潜力巨大，许多机构评定2023年是其发展元年，其中高效补能也必定是未来的大方向，但需要企业的大幅投入。
■ SiC材料的800V高压快充升级成本高
如果将电动汽车架构升级到800V，那么它高压元器件的标准也就会相应地提高，其中逆变器也会从传统的IGBT器件换成SiC材料MOSFET器件。本身逆变器的成本就仅次于电池的零部件，如果升级成SiC，成本将提高一档。
在技术的开发和应用上，这是“牵一发而动全身”的大工程。比如，在800V高压充电下，电池包的电压也要相对提升到800V，否则会因为高充电电流而烧毁。此外，不仅涉及充电系统，还涉及电池系统、电驱系统、高压辅件和线束系统，影响着车辆的启动、行驶、空调使用等。
■ 升级800V高压快充需要同步升级充电桩
升级800V高压快充的前提，要对现有充电桩进行升级。相比以往的普通充电桩，800V大功率充电桩的成本或达2-3倍。对于低端车型而言，随车配送800V大功率充电桩将大幅削弱其价格竞争力。
■ 升级充电桩取决于电网基建能力
其次，极高的充电功率对电网是一次巨大挑战，能否大规模推广，还取决于电网基建能力。对于国内的充电桩运营商来说，高功率快充有助于提高盈利能力。当车企争相部署800V技术架构时，与之适配的高压大功率充电桩的数量也将联动增长。
部分车企也开展了其充电桩的铺设，也就是自营超充。例如，特斯拉的超充桩网络，小鹏汽车也提出了自建480kW高压超充桩的计划，并创新性地将800V快充和储能系统相结合。
04 小结
■ 需确保SiC长期稳定的供应
800V车型的规模上量保障需要实现SiC长期稳定的供应。而SiC的应用要考虑技术升级和市场效应问题，不会短时间完成对Si-IGBT的替代。
随着800V的到来，不光是逆变器。车载充电器、DC/DC转换器以及充电桩对SiC也有较强需求。800V电气架构升级具备长期趋势，SiC的受益也是最大的，其他部件平滑升级，SiC器件的风口有望实实在在到来。最后，配合补能基础设施的落地，800V高压架构才是究极完成体，才能真正意义上达到800V高压快充的元年。
信息及配图主要来源：Yole Développement，集微网，半导体行业观察，雪球（多久到家）
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