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半导体材料那么多,SiC凭什么能够站上风口呢?

2021-01-17 21:06
刘旷
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巨头混战SiC市场

配图来自Canva可画

近年来在外部贸易风险持续升温的情况下,国内的国产化替代进程也开始大大提速。作为“被严重卡脖子”的半导体领域,更是成为了国产化替代的前沿战场,迅速获得了国家全方位的支持。在此背景下,各类厂商参与新兴技术国产化替代的热情愈发高涨。

而在诸多新技术中,具备广泛应用场景的第三代半导体材料,特别是以SiC为代表的新型半导体材料,日渐成为各方角逐的焦点。

各路巨头竞逐SiC

近日,本土第三代半导体行业领军企业基本半导体宣布,公司已经完成了数亿元人民币B轮融资,由知名上市半导体科技公司闻泰科技领投,深圳市投控资本、民和资本、屹唐长厚等机构跟投,原股东力和资本追加投资。此次融资,也是元旦过后首笔来自半导体领域的融资。

作为此次领投基本半导体的主角,闻泰科技也通过这次融资,拿到了汽车功率器件当红产品SiC的入场券。而从整个国内SiC市场的情况来看,参与角逐SiC领域的巨头,远不止有闻泰科技一家。

当前国内竞逐SiC的企业,基本可以分为三类:第一类是本身做半导体的半导体企业,代表如北方华创、士兰微、斯达半导、比亚迪半导体等知名厂商;第二类是互联网科技公司,代表如华为、阿里巴巴等企业;第三类是以新能源汽车为代表的新能源厂商,比如蔚来、小鹏等汽车厂商。

从各家进展的情况来看,目前国内绝大多数SiC项目,都已经进入产业化落实阶段。比如,比亚迪半导体推出的新一代碳化硅Mosfet已经进入第3代,第4代正在研发之中;扬杰科技已经拥有了4个SiC肖特基模块;华为投资的山东天岳,也已经实现宽禁带半导体碳化硅材料产业化,技术水平也已经达到了国际领先水平……

而从各家公司参与SiC项目的目的来分析,则是大同小异。比如,对于蔚来、小鹏等汽车厂商来说,自己入局碳化硅半导体技术,一方面是为了保证自己掌握核心的技术壁垒,形成更好的用户体验;另一方面也有出于供应链稳定的考虑。而对于其他的参与企业来说,除了保障供应链稳定之外,也不乏开拓新业务、寻求新增长点的业务规划,而随着各路巨头纷纷押注SiC市场,也让国内SiC市场变得愈加火爆。

SiC凭什么站上风口

半导体材料那么多,SiC凭什么能够站上风口呢?要回答这一点,还需要从SiC本身的特性来说。

SiC(碳化硅)是以1:1的比例,用硅(Si)和碳(C)生成的化合物,是一种新型的硅基材料。目前它和Si、GaN(氮化镓),并列为半导体元器件3大主流材料。在当前市场中,Si仍是市场上使用最多的材料。但就性能来看,三种材料之中碳化硅材料的物理性能,明显好于前者。

SiC在物理特性上的好处,主要体现在以下几个方面:第一是击穿场强度会更强,因此耐压更高,所以它可以做成耐高压的产品;第二是熔点和Si相比会更高一些,这样可以耐更高的温度,大约可以耐到Si温度3倍以上;第三个好处是电子饱和速度会更快一些,所以SiC的频率可以做得更高。

另外SiC还有两个优势:一是热传导性很高,这样冷却更容易去做;再有禁带宽度更宽,这样可以使工作温度更好做。基于诸多方面的优势,使其成为新一代半导体材料中最被看好的材料之一,业界甚至有“得碳化硅者得天下”的说法,足见其影响力之大。

从应用范围来看,目前其凭借多方面的优秀性能,在特高压、5G、轨道交通、新能源汽车等诸多领域均得到了广泛应用。

然而,从整个SiC市场格局来看,美、日、欧等外商仍是整个市场的主导者,国内厂商在该领域的话语权还不大。根据Yole数据显示,Cree、英飞凌、罗姆约占据了90%的SiC市场份额,Cree是SiC衬底主要供应商,罗姆、意法半导体等则拥有自己的SiC生产线等,其中Cree占据了一半以上的碳化硅晶片市场,这种垄断优势使其在产业上游的话语权非常之大。

例如,近年来由于下游硅晶片供应紧张,促使很多元器件厂商,不得不与Cree签订长期供货协定,这在当前中美贸易战加剧的大背景下,自然是于我不利的。而芯片业务与巨头方方面面业务布局均有关联,巨头自然不会缺席,巨头通过加注SiC来补齐自身的短板,防止外部供应链风险也在情理之中。

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