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自從碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)實(shí)現(xiàn)商用以來，它們一直是半導(dǎo)體領(lǐng)域備受關(guān)注的“明星”材料。一直到現(xiàn)在，全球SiC/GaN企業(yè)仍在聚焦“提產(chǎn)能”“降成本”。但由于全球的SiC/GaN產(chǎn)業(yè)化程度不同，這兩類材料在各國的商業(yè)進(jìn)度也不一樣，不同企業(yè)的“提產(chǎn)能”“降成本”完成度也各不相同。

現(xiàn)如今，6英寸晶圓成為了全球SiC/GaN企業(yè)的主流，走在前列的企業(yè)則陸續(xù)進(jìn)入了8英寸晶圓時(shí)代。與已經(jīng)耕耘多年的國際SiC/GaN巨頭相比，中國SiC/GaN企業(yè)作為后起之秀，也快速加入到激烈的競爭中。到2024年第三季度，SiC/GaN在各地區(qū)的發(fā)展?fàn)顩r如何？

全球SiC和GaN的發(fā)展現(xiàn)狀

SiC和GaN作為第三代半導(dǎo)體材料，因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，‌在電子和光電子領(lǐng)域的優(yōu)勢顯著。自數(shù)年前開始實(shí)現(xiàn)商用以來，SiC/GaN在功率/射頻器件領(lǐng)域的優(yōu)勢，已經(jīng)得到了各個(gè)市場的充分驗(yàn)證。

SiC功率器件適用于新能源汽車、充電設(shè)備、便攜式電源、通信設(shè)備、機(jī)械臂和飛行器等領(lǐng)域，GaN功率器件適用于高效電動車輛板上充電器和低壓下的輕度混合DC-DC轉(zhuǎn)換器、電機(jī)驅(qū)動和太陽能逆變器、智能電網(wǎng)功率調(diào)節(jié)等場景。

同時(shí)，SiC和GaN的應(yīng)用領(lǐng)域也正擴(kuò)展到射頻器件市場。比如，GaN射頻器件的高頻特性讓其在無線通信(5G通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng))和雷達(dá)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，而SiC在射頻領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及碳化硅基氮化鎵射頻器件，隨著技術(shù)的升級該類器件有望開啟廣泛應(yīng)用。

在市場表現(xiàn)方面，整體上SiC的商用進(jìn)程要稍快于GaN。今年7月，Yole Group化合物半導(dǎo)體資深分析師邱柏順在“慕尼黑上海電子展”的論壇上分享了最新數(shù)據(jù)：預(yù)計(jì)到2029年，寬禁帶半導(dǎo)體(WBG)將約占全球電力電子市場的33%，其中SiC和GaN分別占26.8%和6.3%——2029年GaN的市場容量將達(dá)22億美元，未來5年復(fù)合增長率為29%，這些需求的增長由消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心、新能源汽車帶動；2029年SiC的市場容量將達(dá)到100億美元，受到工業(yè)和汽車應(yīng)用的推動。

?各國迎來SiC擴(kuò)產(chǎn)潮

2018年，特斯拉在其Model 3車型中，首次將主驅(qū)逆變器中的IGBT模塊換成了SiC模塊，這是全球首批使用SiC芯片的量產(chǎn)車。車載主驅(qū)逆變器功率模塊的調(diào)整，帶來了更低的開關(guān)損耗，系統(tǒng)效率也有了明顯的提升，單次充電續(xù)航里程延長了約6%。特斯拉就此推動了SiC功率器件在新能源汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，引領(lǐng)了行業(yè)技術(shù)發(fā)展的新方向。

業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，隨著SiC芯片成本的降低和產(chǎn)能的提升，其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將會進(jìn)一步增加。如今，車規(guī)級SiC功率器件在主驅(qū)逆變器、車載充電機(jī)、充電樁等部件的應(yīng)用成為行業(yè)的重要趨勢，隨著比亞迪漢、極氪001、現(xiàn)代IONIQ 5等車型的量產(chǎn)，我們看到SiC模塊逐漸在中高端車型中落地。

在此背景下，一些國際功率器件制造商，在SiC方面的營收也屢次刷新歷史數(shù)據(jù)。得益于汽車和工業(yè)領(lǐng)域的強(qiáng)勁需求，意法半導(dǎo)體去年的SiC相關(guān)收入達(dá)11.4億美元，該數(shù)字的‌同比增長超過60%，安森美2023年SiC業(yè)務(wù)營收同比增長4倍。據(jù)集邦咨詢統(tǒng)計(jì)，僅意法半導(dǎo)體、安森美、英飛凌、Wolfspeed、羅姆五家，2023年的SiC功率器件營收的市占率就達(dá)到了91.9%。

剩下的8.1%的SiC功率器件市場份額，所面臨的競爭也相當(dāng)激烈。以中國本土的SiC產(chǎn)業(yè)為例：在供應(yīng)方面，最近幾年，中國SiC晶圓襯底/外延市場增長強(qiáng)勁，且大批量擴(kuò)張的產(chǎn)能即將陸續(xù)達(dá)產(chǎn)。而在需求方面，近年來全球新能源汽車的增速開始放緩，尤其是歐美新能源汽車需求下降得較為明顯。供需的變化讓大家擔(dān)憂，市場存在產(chǎn)能過剩的危機(jī)。

?中國SiC襯底開打“價(jià)格戰(zhàn)”？

自今年上半年開始，業(yè)內(nèi)屢屢傳出“中國本土碳化硅襯底降價(jià)”的消息，甚至還有業(yè)內(nèi)人士爆料稱，未來兩年內(nèi)中國SiC芯片價(jià)格至多將下降30%——由于許多中國SiC生產(chǎn)商獲得了車規(guī)認(rèn)證并提升了產(chǎn)能，預(yù)計(jì)中國SiC芯片將于2025年底開始大規(guī)模滲透電動汽車市場。

對此，多家中國本土的SiC企業(yè)做了表態(tài)——

• 東尼電子表示，當(dāng)SiC襯底產(chǎn)能提升后，大幅降價(jià)是有可能的；
• 三安光電董秘辦表示，從短期來看，不排除一些二、三線SiC廠商通過“價(jià)格戰(zhàn)”的方式，以價(jià)換量來獲取更高的市場份額；
• 環(huán)球晶圓董事長徐秀蘭表示，全球6英寸SiC襯底的產(chǎn)能釋放，再加上電動汽車的需求暫緩，2024年SiC襯底價(jià)格有下滑的壓力；
• 天岳先進(jìn)在其投資者記錄表中指出，技術(shù)的提升和規(guī)模化效應(yīng)推動了SiC襯底成本的下降。

SiC器件的技術(shù)難點(diǎn)主要在于襯底缺陷的控制，比如SiC晶圓要求在SiC材料上長晶，而SiC材料耐高溫、硬度高，制備和加工難度高、損耗大，需要各環(huán)節(jié)之間的密切配合，所以SiC供應(yīng)商以IDM企業(yè)為主。誠然，中國的SiC產(chǎn)業(yè)化還處于較早期的階段，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模也相對較小，但它們在襯底/外延/器件等環(huán)節(jié)均有發(fā)力。

?中國8英寸SiC即將量產(chǎn)

近年來，中國SiC企業(yè)對外公布的布局動態(tài)頗多，這些項(xiàng)目將陸續(xù)在未來5年內(nèi)達(dá)產(chǎn)。

• 例如，天域半導(dǎo)體的SiC外延材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目預(yù)計(jì)到2028年全面達(dá)產(chǎn)，規(guī)劃產(chǎn)能達(dá)100萬片/年。
• 湖南三安與理想合資的蘇州斯科半導(dǎo)體，規(guī)劃年產(chǎn)240萬只碳化硅半橋功率模塊，目前進(jìn)入了試生產(chǎn)階段；
• 湖南三安與意法半導(dǎo)體合資的8英寸碳化硅晶圓代工廠，規(guī)劃產(chǎn)能1萬片/周，計(jì)劃2025年完成階段性建設(shè)并逐步投產(chǎn)，將于2028年達(dá)產(chǎn)；
• 天科合達(dá)碳化硅晶圓二期擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目在今年8月正式投產(chǎn)，全面達(dá)產(chǎn)后新增年產(chǎn)碳化硅襯底16萬片，讓該公司總產(chǎn)能達(dá)23萬片。
• 泰科天潤北京8英寸晶圓線預(yù)計(jì)在2025年投產(chǎn)，項(xiàng)目完成后將年產(chǎn)晶圓10萬片。

中國本土的第三代半導(dǎo)體企業(yè)在8英寸SiC晶圓方面也在加大力度。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前中國本土有超過10家企業(yè)研制出了8英寸SiC襯底，這些新增的8英寸襯底在今年內(nèi)陸續(xù)迎來準(zhǔn)量產(chǎn)。但由于中國制造商起步晚，中國車規(guī)SiC芯片追趕上國際品牌仍需努力，中國汽車使用的SiC仍依賴進(jìn)口，且這一現(xiàn)狀在短期內(nèi)難以扭轉(zhuǎn)。

?國際SiC大廠擴(kuò)產(chǎn)8英寸

國際SiC大廠也在積極擴(kuò)產(chǎn)8英寸晶圓。根據(jù)各廠商的最新規(guī)劃，在未來幾年內(nèi)，將有更多國際大廠的8英寸SiC晶圓達(dá)產(chǎn)。

• 比如Wolfspeed在德國薩爾州計(jì)劃投資27.5億歐元的8英寸SiC晶圓廠將于2027年開始投產(chǎn)；
• 意法半導(dǎo)體除了與三安在重慶的合資企業(yè)之外，還計(jì)劃在意大利卡塔尼亞新建一座總投資50億歐元的8英寸碳化硅制造工廠，該工廠將于2026年開始投產(chǎn)，預(yù)計(jì)到2033年實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)，每周產(chǎn)能將達(dá)1.5萬片晶圓；
• 英飛凌投資20億歐元的馬來西亞居林第三廠區(qū)的一期工廠于今年8月投產(chǎn)，生產(chǎn)碳化硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，此外在2028年之前，追加50億歐元建設(shè)其二期工廠，旨在增加8英寸SiC功率晶圓產(chǎn)能；
• 安森美計(jì)劃投資20億美元在捷克擴(kuò)大SiC產(chǎn)能，以打造其碳化硅全生產(chǎn)鏈，生產(chǎn)用于汽車和可再生能源領(lǐng)域的芯片模塊，新生產(chǎn)線將于2027年投產(chǎn)；
• 博世收購了TSI半導(dǎo)體的關(guān)鍵資產(chǎn)，并再投資15億美元對其進(jìn)行改造，計(jì)劃在2026年生產(chǎn)8英寸碳化硅晶圓。

這些國際大廠的8英寸SiC晶圓擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目，體現(xiàn)了其對SiC技術(shù)發(fā)展的積極預(yù)期，以及對全球SiC市場的信心。大家堅(jiān)信，新能源汽車等行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，將推動市場對SiC器件的需求持續(xù)增長。

?GaN的商業(yè)化正在突破 

GaN器件能提供比Si/SiC器件更高的電子速度，GaN晶體管適用于高頻功率開關(guān)電路。其商業(yè)化的難點(diǎn)體現(xiàn)在多個(gè)方面：第一，工藝方面，GaN材料面臨器件良率與一致性及可靠性等問題的挑戰(zhàn)；第二，封裝方面，GaN器件工作時(shí)電流大、功率高，溫度可達(dá)250℃，對封裝結(jié)構(gòu)的散熱設(shè)計(jì)要求非常高；第三，應(yīng)用方面，GaN顛覆了傳統(tǒng)的電源行業(yè)，對脈沖寬度調(diào)制控制芯片、變壓器廠商等提出更高的要求。

在應(yīng)用方面，GaN最初是在消費(fèi)電子快充領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商用，伴隨各科技巨頭對數(shù)據(jù)中心需求越來越大，GaN因其節(jié)約能耗方面的潛力得到關(guān)注，預(yù)計(jì)未來GaN將在數(shù)據(jù)中心的電源轉(zhuǎn)換、電力管理和可再生能源集成等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。另外，GaN器件也能在工業(yè)電機(jī)驅(qū)動和電源管理、航空航天領(lǐng)域的電子系統(tǒng)、車載充電器和逆變器等應(yīng)用上有較好的表現(xiàn)。

GaN行業(yè)主要的商業(yè)模式是IDM和代工模式并存長期共存。目前，IDM模式的有英諾賽科、英飛凌、TI、安世半導(dǎo)體、ST、onsemi、華潤微電子等，代工模式的有納微半導(dǎo)體、Power Integrations、EPC、VisIC、GaN Power等。但是最近的一些并購案例，顯示出了該行業(yè)商業(yè)模式的新變化。

?GaN企業(yè)并購?fù)苿与p模式融合

《國際電子商情》注意到，在過去10個(gè)月里，全球GaN企業(yè)之間的并購相當(dāng)頻繁，這些并購不僅增強(qiáng)了并購方的技術(shù)實(shí)力，還加快了其市場擴(kuò)張的速度。具體并購案例包括：

• 2023年10月，英飛凌完成對GaN Systems的收購，交易金額達(dá)到8.3億美元；
• 2024年1月，瑞薩電子宣布以約3.39億美元收購Transphorm，此舉將助力瑞薩電子開發(fā)新的增強(qiáng)型電源解決方案；
• 2024年5月，Power Integrations宣布達(dá)成協(xié)議收購Odyssey Semiconductor的資產(chǎn)，該項(xiàng)收購支持前者對PowiGaN技術(shù)的持續(xù)開發(fā)，強(qiáng)化其在功率變換領(lǐng)域的GaN技術(shù)應(yīng)用。
• 2024年7月，Guerrilla RF收購了Gallium Semiconductor的GaN功率放大器和前端模塊產(chǎn)品組合，以擴(kuò)展前者的GaN產(chǎn)品線，并加速射頻技術(shù)的創(chuàng)新；
• 2024年7月，格羅方德宣布收購Tagore Technology的功率GaN技術(shù)及知識產(chǎn)權(quán)組合，此舉將助力格羅方德加速開發(fā)高效電源管理解決方案。

值得注意的是，GaN行業(yè)的并購中的垂直整合趨勢也日漸明顯。一些IDM企業(yè)通過并購把代工企業(yè)融合進(jìn)自己的業(yè)務(wù)，比如原先GaN Systems、Transphorm是代工模式的企業(yè)，而它們的并購方英飛凌、瑞薩電子都是IDM企業(yè)。另外，也有放過來的融合方式，代工模式的Power Integrations通過收購IDM Odyssey Semiconductor擁有了氮化鎵晶圓廠。

無論是哪一種融合方式，目前GaN業(yè)內(nèi)的垂直整合開始形成趨勢，這種模式將有助于GaN的市場規(guī)�？焖僭鲩L，未來我們可能會看到更多類似的并購案例。

?中國“科創(chuàng)板八條”支持企業(yè)并購

雖然最近一年里，中國GaN企業(yè)并無太多并購案例，但是中國針對企業(yè)并購的最新利好政策值得關(guān)注。今年6月19日，中國證監(jiān)會發(fā)布了《關(guān)于深化科創(chuàng)板改革服務(wù)科技創(chuàng)新和新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的八條措施》(以下簡稱“科創(chuàng)板八條”)，從政策層面更大力度支持并購重組，積極推動科創(chuàng)板上市公司開展產(chǎn)業(yè)鏈上下游的并購整合，提升產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng)。

“科創(chuàng)板八條”發(fā)布的短短幾天內(nèi)，兩家中國本土第三代半導(dǎo)體企業(yè)紛紛發(fā)布并購方案。2024年6月20日晚間，芯聯(lián)集成公告稱，擬收購控股子公司芯聯(lián)越州剩余的72.33%股權(quán)。據(jù)悉，在今年4月，芯聯(lián)越州8英寸SiC MOSFET工程順利下線，預(yù)計(jì)將于2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；6月23日晚間，納芯微公告稱，其擬收購上海麥歌恩68.28%的股份，收購對價(jià)合計(jì)約為6.83億元。

相信在“科創(chuàng)板八條”的措施扶持下，中國會出現(xiàn)更多的第三代半導(dǎo)體廠商的并購整合案例，屆時(shí)也可能會有GaN行業(yè)的并購案例。

小結(jié)：

全球SiC和GaN技術(shù)快速發(fā)展，企業(yè)集中精力提升產(chǎn)能和削減成本。主流晶圓尺寸已發(fā)展至6英寸，領(lǐng)先企業(yè)更開始生產(chǎn)8英寸晶圓。在這一領(lǐng)域，中國企業(yè)作為新興力量正在嶄露頭角。目前，國際大廠正通過并購和擴(kuò)產(chǎn)策略積極擴(kuò)展其在SiC和GaN市場的足跡，與此同時(shí)，得益于政策層面的扶持，中國企業(yè)也展現(xiàn)出了強(qiáng)勁的增長動力和并購能力。