碳化硅作为一种新型的宽禁带半导体材料,功率密度和效率优势明显,叠加市场价格下探,正让其在电动汽车、光伏等新能源领域的应用快速增长。
因为起步早、布局完整、技术领先、产能充足,三安光电的碳化硅业务迎来高成长契机。“公司的产能规模位居全球同业上游水平,规模优势突出,在促进产品转型中发挥着重要作用,并通过垂直整合产业链来加强这一优势。”日前,三安光电副董事长、总经理林科闯在接受中国证券报记者专访时表示,三安光电已在化合物半导体领域深耕二十多年,公司致力于成为全球碳化硅产业的领导者。
目前,三安光电碳化硅衬底产品良率水平居国内前列,且稳步提升。公司将继续提升技术优势,并通过战略合作与市场布局双管齐下,抢占碳化硅产业竞争高地。一方面,与意法半导体的战略合作,加深了三安光电在碳化硅领域的技术积累,也打开了更广阔的国际市场。另一方面,三安光电正在力争不断缩短研发与终端用户的距离,以性能、技术领先性去引领市场,推动汽车芯片迈向国际标准。
增长动能涌现
产业发展环境良好
全球碳化硅产业高速增长,国际大厂展望积极。英飞凌预计,2024财年其碳化硅业务收入将增长50%至7.5亿欧元;安森美2023年碳化硅业务收入超8亿美元,预计2024年全球碳化硅市场增速为20%-30%,而其将以市场增速的2倍增长;意法半导体2023年碳化硅业务收入达11.4亿美元,预计其2025年碳化硅业务收入将突破20亿美元。
林科闯表示,政府对新材料产业的大力支持,以及全球市场对高性能半导体材料的需求旺盛,为国内碳化硅产业提供了良好的发展环境。
凭借出色的材料特性,碳化硅正在国内电力电子、射频等下游应用领域加速“出圈”,渗透率不断走高。根据第三方市场研究公司Yole预测,全球碳化硅功率器件市场规模将从2022年的17.94亿美元增至2028年的89.06亿美元,年均复合增长率达31%。
新能源汽车市场的持续扩大,以及800V高压快充等新技术的推广应用,已成为驱动碳化硅产业高速发展的关键动能。“碳化硅功率器件及模块可实现更快的充电速度、更长的续航里程以及更高的能效比。”林科闯说,相较于传统硅基器件,碳化硅功率器件及模块具有更高的饱和电子迁移率和击穿电压,这意味着碳化硅功率器件及模块能在更高的电压和电流下工作,从而实现更高的效率。
在800V高压状态下,应用碳化硅功率器件电驱比同等硅基IGBT器件电驱能效增长3%-5%,碳化硅可以在高频状态下稳定工作,实现更快的开关频率(约为IGBT的5倍到10倍),开关损耗降低超75%;综合续航里程提升6%-8%。目前,碳化硅功率器件及模块在一辆电动汽车中的价值约为1500美元至2000美元,覆盖主驱逆变器、电动压缩机、车载充电机等应用。
碳化硅功率器件及模块正加速从高端产品向下渗透。“现在售价为20万元以上的800V电动汽车,碳化硅功率器件渗透率约为一半,可以全驱配置,或只配置主驱。对于售价在20万元以下的电动汽车,碳化硅功率器件渗透率快速提升,整车配置只是时间问题。”林科闯说,产品的加速应用将带来规模效应,形成成本降低、售价降低、应用进一步扩大的良性循环。
在光伏、储能等可再生能源领域,碳化硅也正大展拳脚。业内人士表示,光伏设备的技术趋势是提高功率,减小体积与重量,提高稳定性。从单品看,碳化硅功率器件比硅基器件要贵2倍-3倍。但从系统角度看,碳化硅功率器件的应用使得散热器、电容电感等被动器件减小,而碳化硅功率器件低开关损耗、高频、高压工作的特性,也对逆变器实现光伏发电系统高效、经济和稳定运行提供了更强保障。
全产业链布局
技术产能优势强
三安光电是目前国内碳化硅产业布局最为完整的企业,覆盖长晶、衬底、外延、器件制造(设计、制造、封测)等各环节。纵观海外实力大厂,也几乎采取了全产业链垂直整合策略。“这种垂直整合的模式有助于提高生产效率,确保产品质量,同时增强对供应链的把控性和稳定性。”林科闯说。
衬底环节价值量最高,占碳化硅功率器件及模块成本超过40%,而且衬底良率的提升将对整体器件良率起到重要作用。由于产业链上下游的高度耦合,芯片良率的提升将带动单晶圆供车量直线上升。“近年来,我们与理想汽车等一线汽车厂商的相继合作,说明了公司深厚的技术积累和全产业链发展策略的正确性,进一步奠定了公司的竞争优势。”林科闯表示,“作为国内碳化硅产业的领军企业,我们见证了国内碳化硅产量的稳步增长,以及技术进步带来的成本下降和良率提升。”
对行业规律的深刻理解和对技术创新的持续追求,让三安光电化合物半导体业务实现前瞻布局。林科闯介绍,“2014年开始,公司瞄准化合物半导体集成电路产业,并于同年设立厦门三安集成,其业务主要涵盖微波射频、电力电子、光通讯、滤波器等化合物半导体芯片的研发、代工及服务。”
目前,三安光电碳化硅产能规模居国内前列。公司在湖南长沙建设碳化硅超级工厂,一期工程产能已达6英寸碳化硅晶圆20万片/年,二期工程预计今年上半年贯通。二期达产后,项目合计满产6英寸碳化硅晶圆36