芯趨勢丨碳化硅的新戰役和新戰場
21世紀經濟報道記者駱軼琪 廣州報道
當前，飛速發展的碳化硅市場一方面出現了降價競爭態勢，另一方面新的市場應用也在次第出現。
二級市場預期也有所變化。大約一年前的2023年7月，全球碳化硅材料巨頭Wolfspeed股價還在70美元/股左右，至今已回落至23美元/股左右。
這可能跟該公司近期財報表現不佳，資本市場已經失去信心有關。而國內市場的碳化硅玩家也在積極競速，尤其在國內整車廠的需求推動下，似乎後者也更具備競爭空間。
“個人認爲長期來看，由於國內在新能源汽車產業鏈更具備發展沉澱，這作爲碳化硅目前最大的應用落地市場，也就意味着國內碳化硅產業發展具備更好的發展土壤。雖然目前國內相比歐美主要國家的先進水平還有一定差距，但相信隨着國內陸續完成技術可靠性驗證，很快就會發展起來。”一名碳化硅產業公司的高管如此對21世紀經濟報道記者分析。
除了新能源汽車的快速落地外，新需求也在出現。前述高管指出，AI服務器和低空經濟都是頗受看好的下一個應用市場。
新戰役
隨着碳化硅產業鏈的相關產能逐漸豐富，以及最大應用場景新能源汽車的驅動力，全球碳化硅市場正迎來變化。
某種程度上這也導致了Wolfspeed股價被看跌。前述碳化硅廠商高管對21世紀經濟報道記者分析，由於在行業內率先推動8英寸碳化硅晶圓量產，Wolfspeed步子邁早了些，且該公司原本是材料供應商，其轉爲晶圓製造廠商也面臨一定經驗不足的難題。
這導致較長時間內，Wolfspeed引以爲豪的8英寸碳化硅晶圓量產能力，其產能利用率一直不高。在6月24日，該公司披露稱，其位於莫霍克谷SiC晶圓廠的晶圓開工利用率已達20%；預計到2024年底，莫霍克谷晶圓廠可將晶圓開工利用率提升至約25%。這意味着此前很長時間，公司產能利用率都僅在低位波動。
前述高管還指出，Wolfspeed被看衰的另外原因就在於，目前碳化硅器件市場的最大應用場景是新能源汽車，而全球需求量最大的市場無疑在中國。隨着中國更多碳化硅產業鏈正在技術競速，國內相關產品價格在快速下滑，導致Wolfspeed的產品競爭力正被消磨。
碳化硅整個產業鏈都在降價，是產業發展到一定階段的產物，也受應用需求所驅動。
近日在由芯謀研究主辦的第三屆IC NANSHA大會上，瞻芯電子COO陳儉分析道，應用方面市場更期待用更低成本買到更好的產品。因此碳化硅產業也需要順應新能源汽車卷價格、卷技術、卷配置的行業趨勢。“到明年底，我們新一代產品推出後，成本可以進一步降低15%。這有賴於上游廠商的‘卷’，碳化硅襯底近期出現降價，否則還難以達到這個目標。”
陳儉坦言，目前碳化硅器件市場正由海外頭部廠商率先開“卷”，“代理商報價和年初相比直接降了一半，我們要做好準備。他們可以依靠技術創新帶來成本降低，還有質量承諾，如果不和他們共同競爭，就只能認輸出局。”
中科匯珠董事長宋華平也指出分析，整體來說，在行業做好技術的同時，價格也在很快下沉。“2024年外延片+襯底價格跌到了5字頭以下，1200V價格戰很迅猛。但這個價格戰不得不打，不打將無法對技術進行提升。我們不僅要做新技術，在傳統外延產品也下定決心陪着大家一起卷。”
如何應對這次新的競爭態勢？陳儉表示，短期的確面臨階段性需求偏低、庫存偏高的態勢，碳化硅產業鏈均面臨這一挑戰。但長期依然看好碳化硅器件的應用進程。
在此情況下，就要做好公司運營的“三角”（成本、交付、質量）。“向左走是技術創新、模式創新、擴大規模、法律護航技術專利；向右走是偏保守的路線，降低質量、以次充好。我們選擇一種長期發展路徑，所以打法就是向左‘卷’。”陳儉舉例道，在襯底創新方面，可以探路液相法、切磨拋、剝離技術；外延技術創新方面，可以發展快速生長、缺陷工程、超級結外延等路線；此外在製造工藝、封裝技術、設備等多個產業鏈環節都有進一步突破空間。其中與上下游聯動合作開發是一條重要路徑。
陳儉還提出，國內碳化硅市場也要向高端化趨勢學習。因此不能忽視在標準和專利方面的“卷”，寧德時代開展技術授權就是這類典型。現在的轉變是已經看到該領域出現專利公司。
新戰場
碳化硅作爲第三代半導體的其中一種，備受關注就是因其獨特的物理特性。
芯粵能CTO相奇分析，隨着清潔能源替代化石能源步伐越來越快，中間出現大量能量轉換需求，由此出現對功率半導體產品的需求。同時AI產業快速發展，大算力的背後需要大量電力支持，這就需要更爲有效地使用清潔能源。能源變革趨勢下，碳化硅因其材料特性很適合做功率半導體產品，由此迎來發展機會。
雖然目前碳化硅功率器件的整體成本比同類硅器件要高，但相奇分析道，前者應用落地實際上能帶來系統性成本降低。“原因在於，碳化硅的一個特性是開關速度比較快，在很多系統級應用中，利用這一特性，可以大幅減少無緣器件的使用，也就是可以減少電容、電感的使用量。”
此外就是隨着前述價格競爭持續，將意味着有更多產業有意願採用碳化硅這種新材料產品，有利於進一步擴大其應用市場。
第三方機構統計顯示，碳化硅應用領域中，至今新能源汽車仍然是最大應用市場，目前其大概佔比在70%，其中主驅驅動器是最大單一市場，佔新能源汽車市場當中的90%。
由於海外廠商率先在該領域發力，國內廠商目前不少正在開展相關產品的車規級安全、可靠性認證過程，因此被海外抓住了先發優勢。前述高管對記者表示，預計大約在今明兩年，可能將迎來國內碳化硅器件產品“上車”元年，此後就面臨與海外廠商直接競爭，國內產業鏈需要形成發展合力，應對市場競爭。
相奇援引第三方數據指出，麥肯錫去年10月統計顯示，目前全球97%的碳化硅供應來自歐美日公司，中國公司目前還未進入頭部陣營，“我們希望不要在這3%中‘卷’，而是要把這3%做到30%，這纔是‘卷’的方向。”
更受關注的是待挖掘的新市場。相奇指出，除新能源汽車之外，風、光、儲、高壓輸電都是碳化硅當下主要的應用場景。最近有兩大潛在市場值得關注：數據中心和低空經濟。
“低空飛行器有人說比新能源汽車更適合碳化硅的應用，因爲低空飛行器對成本沒有那麼敏感，在可靠性設計、系統設計上的自由度會比較大，可以做一些冗餘設計，使得可靠性問題也更容易解決。所以低空經濟是一個我們非常期待的潛在碳化硅應用市場。”他續稱。
集邦諮詢分析師龔瑞驕也認爲，爲滿足更高階的AI運算，芯片功耗不斷增加，對服務器電源的功率密度提出了更高要求，碳化硅、氮化鎵已成爲優化能源效率的關鍵技術之一，近年來相應需求顯著大增。
對於行業後續的發展思路，陳儉分享道，首先要注重標準、專利建設，知識產權是對公司長久發展重要的護航工具。其次上下游產業鏈間可以探討合作和定價模式，通過合理定價讓上下游共贏，是諸如電驅類芯片發展面臨的命題。此外要重視建立合作平臺，目前北京、上海都在探討相關工作，如何令其強大且有效對產業鏈發展也很重要。