今年以來(lái)，碳化硅（SiC，碳和硅的化合物）產(chǎn)業(yè)層面催化不斷。近日，露笑科技宣布首次制備出12英寸碳化硅單晶樣品，完成從長(zhǎng)晶到襯底全流程工藝的開(kāi)發(fā)測(cè)試；在此之前的1月中旬，美國(guó)SiC企業(yè)Wolfspeed亦宣布制造出單晶300mm（12英寸）碳化硅晶圓……

隨著12英寸SiC產(chǎn)品加快涌現(xiàn)，資本市場(chǎng)曾多次出現(xiàn)CoWoS（臺(tái)積電的先進(jìn)封裝技術(shù)）將用碳化硅替代硅作為中間層的傳聞，并一度引起資金的炒作。不過(guò)，對(duì)于這一說(shuō)法，SICA深芯盟產(chǎn)業(yè)分析師盧兵表示，這個(gè)邏輯顯著高估了技術(shù)現(xiàn)狀和商業(yè)可行性，不宜將SiC卓越的導(dǎo)熱性能直接等同于其作為復(fù)雜中介層的可行性，實(shí)際上二者是不同的概念。

投資“新邏輯”

碳化硅是一種典型的第三代半導(dǎo)體材料，屬于寬禁帶半導(dǎo)體。憑借耐高壓、耐高頻、高導(dǎo)熱性、高溫穩(wěn)定性、高折射率等特點(diǎn)，碳化硅在電動(dòng)汽車(chē)及光伏等高性能應(yīng)用領(lǐng)域中具有顯著優(yōu)勢(shì)。

與此同時(shí)，近年來(lái)碳化硅在AI與AR眼鏡等新興領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)亦為產(chǎn)業(yè)界和資本市場(chǎng)所關(guān)注。例如，天岳先進(jìn)高層在去年12月的業(yè)績(jī)會(huì)上介紹，公司正重點(diǎn)拓展新興領(lǐng)域的客戶(hù)群體。其中，碳化硅在CoWoS領(lǐng)域應(yīng)用趨勢(shì)明確，公司依托12英寸產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)，正與產(chǎn)業(yè)鏈伙伴深化協(xié)作。

在去年9月的投資者關(guān)系活動(dòng)中，SiC設(shè)備商晶升股份曾探討了碳化硅在CoWoS中的應(yīng)用前景及相關(guān)進(jìn)展。“公司確有下游客戶(hù)已于數(shù)月前向臺(tái)積電送樣，并將逐步進(jìn)行小批量供應(yīng)。針對(duì)這一新的技術(shù)轉(zhuǎn)向，公司會(huì)繼續(xù)保持與客戶(hù)的緊密合作?！?/p>

面對(duì)上市公司方面透露的只言片語(yǔ)，資本市場(chǎng)卻勾勒出“CoWoS將用碳化硅替代硅作為中間層”這一“新邏輯”。對(duì)此，有半導(dǎo)體投資和產(chǎn)業(yè)界人士分析了其中可能存在的邏輯誤區(qū)。

陳啟長(zhǎng)期從事半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資，于2016年跟蹤碳化硅這一細(xì)分領(lǐng)域并參投相關(guān)企業(yè)。他介紹，CoWoS是后摩爾時(shí)代的主流2.5D異構(gòu)集成方案，實(shí)際落地是把GPU和HBM等集成到一個(gè)硅襯底上，并且在硅襯底上通過(guò)布線，連接GPU和HBM，以增加GPU和HBM的內(nèi)部信號(hào)的速度，從而打破“存儲(chǔ)墻”。

“談‘替代’為時(shí)過(guò)早”

“CoWoS采用硅作為中間層，原因包括硅襯底足夠便宜、工藝成熟度高、硅設(shè)備容易獲取等，并且硅上布線能上更小線寬和更高的密度。缺點(diǎn)在于布線密度增加后，集成度高帶來(lái)更大的功耗，因此發(fā)熱更大。就發(fā)熱而言，碳化硅雖能解決發(fā)熱問(wèn)題，但碳化硅在其他層面尚無(wú)優(yōu)勢(shì)可言。”陳啟認(rèn)為。

陳啟分析，首先是成本問(wèn)題，硅12英寸襯底約800—1000元，碳化硅在經(jīng)歷大降價(jià)后，目前6英寸依然約2000元，8英寸約4000—5000元，12英寸更高。其次，碳化硅和硅相比最大的缺點(diǎn)在于硬度，硅用ICP（電感耦合等離子體）刻蝕，小線寬工藝成熟，但碳化硅必須要用高能量的CCP（電容耦合等離子體）刻蝕，而且還不容易刻蝕出更小的形貌，設(shè)備端針對(duì)碳化硅做小線寬仍處于起步摸索階段。

“這些工藝問(wèn)題還和后面的信號(hào)仿真等緊密相關(guān)，替換一個(gè)材料，其信號(hào)仿真幾乎是從頭再來(lái)，該過(guò)程可能需要2至3年或更長(zhǎng)時(shí)間。業(yè)內(nèi)目前更多關(guān)注在硅中間層下貼一層碳化硅作為輔助散熱層這一路徑是否可行，這只能等業(yè)界不斷嘗試出最佳方案。但是無(wú)論如何，現(xiàn)在談‘替代’為時(shí)過(guò)早?！标悊⒅赋觥?/p>

盧兵亦持類(lèi)似看法。他指出，短期（1至3年）SiC最可能的應(yīng)用是作為高性能散熱襯底或熱沉，用于對(duì)散熱要求最極端的特定場(chǎng)景，這符合“局部功能附加”的定位。臺(tái)積電等廠商也確實(shí)在評(píng)估導(dǎo)電型SiC作為熱基板的可行性 。中期（3至5年）而言，隨著12英寸SiC晶圓成本的下降和切割等關(guān)鍵工藝的成熟，可能會(huì)出現(xiàn)將SiC作為無(wú)源（不含復(fù)雜電路）或半有源中介層的嘗試，但這仍將局限于對(duì)成本不敏感的頂級(jí)產(chǎn)品。

“碳化硅是解決未來(lái)AI芯片散熱難題的有力競(jìng)爭(zhēng)者，但它的征途并非一蹴而就的‘替代’，而更可能是一場(chǎng)考驗(yàn)材料科學(xué)、制造工藝與成本控制的‘持久戰(zhàn)’。投資者和產(chǎn)業(yè)觀察者應(yīng)對(duì)此保持清醒的認(rèn)識(shí)，辨別市場(chǎng)敘事中的理想光環(huán)與工程現(xiàn)實(shí)的重重挑戰(zhàn)?！北R兵說(shuō)。

悄然崛起的中國(guó)力量

回看SiC產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，上游環(huán)節(jié)主要包括碳化硅襯底晶圓的制造、外延片加工，以及相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備和材料。其中，SiC單晶襯底（俗稱(chēng)碳化硅晶圓）是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘最高、價(jià)值量最大的核心環(huán)節(jié)。目前一片SiC器件的成本中，襯底約占47%，外延片約占23%，合計(jì)約70%。技術(shù)路徑上，全球商用SiC襯底以6英寸為主流，8英寸（200mm）正在加速推進(jìn)。

相較硅基半導(dǎo)體，碳化硅的高禁帶寬度、高擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度、高電子飽和漂移速率和高熱導(dǎo)率等特性，使其在電動(dòng)汽車(chē)、光伏及儲(chǔ)能系統(tǒng)、電力電網(wǎng)、通信等高性能應(yīng)用領(lǐng)域中具有顯著優(yōu)勢(shì)，尤其是在穩(wěn)定性和耐用性方面。

“電動(dòng)車(chē)是當(dāng)前碳化硅最核心的應(yīng)用市場(chǎng)。在800V高壓架構(gòu)車(chē)型中，SiC幾乎是標(biāo)配選擇，因?yàn)楣杌鵌GBT已難以滿(mǎn)足如此高壓下的高效工作要求?！敝嘘P(guān)村物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副秘書(shū)長(zhǎng)袁帥闡述。

對(duì)于SiC在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用，特斯拉是先行者，之后，比亞迪、蔚來(lái)、小鵬、奔馳、大眾等中外車(chē)企的新款高性能車(chē)型也陸續(xù)導(dǎo)入SiC器件。

從產(chǎn)業(yè)格局來(lái)看，碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈過(guò)去主要為國(guó)際大廠所占據(jù)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，中國(guó)企業(yè)在襯底、外延、器件等環(huán)節(jié)全面突破，已成為全球碳化硅產(chǎn)業(yè)不可或缺的力量。

例如，在襯底領(lǐng)域，2022年以前，美國(guó)的Wolfspeed、日本的昭和電工（現(xiàn)Resonac）等占據(jù)了全球大部分市場(chǎng)份額；據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)富士經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)，在2023年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場(chǎng)占有率排行中，天岳先進(jìn)超過(guò)美國(guó)Coherent，躍居全球第二。另一家中國(guó)公司天科合達(dá)市場(chǎng)份額位列第四。

在設(shè)備與材料領(lǐng)域，目前中微公司和北方華創(chuàng)等本土廠家已推出用于SiC/GaN的MOCVD外延設(shè)備；在晶體生長(zhǎng)爐領(lǐng)域，晶盛機(jī)電則是我國(guó)在半導(dǎo)體晶體設(shè)備方面的佼佼者，其6—8英寸碳化硅長(zhǎng)晶爐和切磨設(shè)備已批量供應(yīng)國(guó)內(nèi)客戶(hù)。

市場(chǎng)波動(dòng)不改長(zhǎng)期前景

從行業(yè)空間來(lái)看，據(jù)Yole Group數(shù)據(jù)，2024年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模為34億美元，盡管汽車(chē)市場(chǎng)放緩抑制了碳化硅的短期需求，并深刻影響了整個(gè)碳化硅供應(yīng)鏈，但Yole Group認(rèn)為，碳化硅依然是電氣化路線圖中的核心技術(shù)，預(yù)計(jì)到2030年，其器件收入將接近100億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約20.3%。

國(guó)內(nèi)方面，近年來(lái)全球產(chǎn)業(yè)新增設(shè)備資本開(kāi)支的重心，正迅速向中國(guó)內(nèi)地轉(zhuǎn)移。2024年，中國(guó)廠商已占據(jù)約40%的碳化硅晶圓（襯底）及外延片產(chǎn)能，并正加速向器件制造領(lǐng)域延伸。根據(jù)CASA-China數(shù)據(jù)，中國(guó)2024第三代半導(dǎo)體功率電子市場(chǎng)規(guī)模約為176億元（SiC+GaN，SiC為主），預(yù)計(jì)到2029年有望超過(guò)460億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約21%。

“中期的SiC市場(chǎng)仍受到兩方面因素沖擊：一是全球電動(dòng)車(chē)需求短期放緩，二是來(lái)自新興SiC制造商的價(jià)格與產(chǎn)能競(jìng)爭(zhēng)加劇。這也反映在產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)和業(yè)績(jī)上，例如，日本SiC廠商JS Foundry于2025年7月申請(qǐng)破產(chǎn)。同年9月，Wolfspeed已完成破產(chǎn)重整，目前正在進(jìn)行重組。但長(zhǎng)期來(lái)看，在新能源汽車(chē)、光儲(chǔ)以及未來(lái)電網(wǎng)等下游旺盛需求的驅(qū)動(dòng)下，碳化硅行業(yè)長(zhǎng)坡厚雪的邏輯未變?！痹瑤浄Q(chēng)。

SICA深芯盟產(chǎn)業(yè)分析師何俊材表示，業(yè)內(nèi)普遍預(yù)期本輪材料端洗牌將在2026年末基本結(jié)束，屆時(shí)行業(yè)集中度將大幅提升，幸存者有望獲得定價(jià)話語(yǔ)權(quán)。

Yole Group認(rèn)為，經(jīng)歷了五年的大規(guī)模投資后，市場(chǎng)需要先消化現(xiàn)有產(chǎn)能，隨后新一代設(shè)備和技術(shù)才能推動(dòng)下一輪擴(kuò)張。

（來(lái)源：證券時(shí)報(bào) 作者：王一鳴）