SiC衬底，全球大扩产

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站在新能源汽车风口，碳化硅起飞了。

在2015年前后，虽然美国、日本、中国等已经开始支持相关研究，但总体而言，碳化硅仍处于小透明阶段。随着2016年“汽车界第一网红”特斯拉在Model 3中率先采用了以SiC MOSFET为功率模的逆变器，碳化硅也摇身一变，晋升成为半导体界的“小红人”，法国市场调研Yole公司在2019年预测2020年碳化硅功率半导体的市场规模将达到35亿元人民币。

图源：Yole Developpement

事实证明，至少在碳化硅市场需求方面，现实要比理想来得“丰满”一些。Yole 2022数据显示，2020年全球碳化硅功率器件市场规模从2019年的5.4亿美元，增长到7.1亿美元。此外，Yole 还预估2027年碳化硅功率元件市场规模可达63亿美元，2021-2027年，碳化硅功率元件市场的复合年成长率为34%。

种种数据说明，碳化硅的未来或许远比我们想象的发展更快。那么在碳化硅起飞的这些年里，整个产业链又出现了哪些变化？目前来看，感受最深当属化身成为扩产“急行军”的各大碳化硅厂商，尤其是碳化硅衬底厂商。

不同于能够有多项基板选择的氮化镓技术，碳化硅功率器件只能在碳化硅衬底上进行制造，此前在《被抢购的SiC衬底》一文中，笔者也提到相比硅晶圆，碳化硅衬底制备难度要高出许多。不断扩大的市场需求，接连下单的功率器件厂商…这些都成为了碳化硅衬底厂商扩产的最大推动力。本篇文章，笔者就来盘点下，这些年国内外厂商们究竟扩产了多少SiC衬底？

美日韩欧：马不停蹄，产能翻翻翻

放眼碳化硅衬底的全球竞争格局，仍是海外厂商掌握话语权，美国Wolfspeed一家独大，与Coherent（曾经的II-VI）、SiCrystal（被日本罗姆收购）占据了市场份额的前三名。

图源：未来智库

先来看美国，Wolfspeed作为全球份额遥遥领先的sic衬底厂商，较早开始了SiC 的研发与生产，在2015年就已经商品化了6英寸SiC晶片，并可以小批量供货。在扩产方面， Wolfspeed也是早早地嗅到了SiC的未来市场，2019年5月，Wolfspeed发布新闻稿表示，作为公司长期增长战略的一部分，未来 5 年将投资10亿美元用于扩大碳化硅产能，在美国总部北卡罗莱纳州达勒姆市建造一座采用最先进技术的自动化200mm SiC碳化硅生产工厂和一座材料超级工厂，其中4.5亿美元用于North Fab，4.5亿美元用于材料超级工厂，1亿美元用于伴随着业务增长所需要的其它投入。消息显示，此次扩产，Wolfspeed预计其导电型的碳化硅功率器件、绝缘型射频器件、SiC 衬底产能将分别最大扩大至 2017 财年第一季度的 30 倍。

北卡罗莱纳州 Durham Fab作为Wolfspeed碳化硅衬底的主要生产基地，贡献了全球一半的导电型衬底的产能。就在9月9日，Wolfspeed再次宣布将投入数十亿美元在北卡罗来纳州查塔姆县建造一个号称世界上最大的碳化硅衬底工厂，新工厂计划建于查塔姆县，临近Wolfspeed 已建成的达勒姆碳化硅衬底工厂，一期建设预计将于 2024 年完成。这一投资计划旨在将 Wolfspeed 在达勒姆园区的现有碳化硅产能提升超 10 倍，主要生产8英寸碳化硅衬底，供应Wolfspeed于今年4月开业的纽约莫霍克谷工厂。

Wolfspeed 位于北卡罗来纳州查塔姆县碳化硅材料制造工厂的渲染图

图源; Wolfspeed

II-VI在成功收购光电厂商Coherent后正式更名为Coherent，但这并没有影响其在SiC衬底领域的扩产。2021年4月，Coherent表示，为了应对不断加速的电力电子市场，计划在未来5到10年内大幅提高在美国的SiC球团和基板的全球产能，5年内将其SiC基板的生产能力提高5到10倍，包括直径200mm的基板，而Coherent位于福州的新SiC工厂就属于扩产计划的一部分。

今年3月7日，Coherent又宣布，正在加快对150 mm和200 mm碳化硅衬底和外延片制造的投资，并在宾夕法尼亚州伊斯顿和瑞典基思塔进行了大规模工厂扩建。不过Coherent也指出，此次投资属于此前宣布的在未来10年向SIC投资10亿美元的一部分。消息显示，Coherent伊斯顿的150 mm和200 mm碳化硅基板年产量预计到 2027 年将达到 100 万个 150 mm单位，200 mm基板的比例将随着时间的推移而增长。Coherent执行官 Sohail Khan表示，伊斯顿工厂将在未来5年内将Coherent的碳化硅基片产量提高至少6倍。

图源：Coherent

除了Wolfspeed和Coherent两家外，安森美在去年正式收购SiC衬底厂商GTAT之后，也加入了衬底厂商队伍。今年8月11日，安森美新罕布什尔州哈德逊的碳化硅工厂剪彩落成，据悉该基地将使安森美2022年底SiC晶圆产能同比增加五倍。安森美执行副总裁兼电源解决方案集团总经理 Simon Keeton 表示，随着安森美增加基板产能并计划继续扩大产能，已经扩建到第二座大楼。在2022年第一季度财报中，安森美也宣布将扩大对GTAT的投资，一方面推动6英寸和8英寸碳化硅基板的产量，另一方面也将在2022年内把碳化硅基板的产能增加四倍。

再来看日本，罗姆的SiC衬底业务主要来自于2009年收购德国SiC衬底和外延片供应商SiCrystal。SiCrystal的首席执行官Robert Eckstein博士在近期透露，SiCrystal的中期目标是每年生产10万片，并实现九位数的销售额。据了解，SiCrystal计划在德国纽伦堡总部扩产，将员工数量扩大到450名左右，并计划未来将提高年产量由每年10万片至100万片，提升其市占率由20%到30%，而目前已生产150mm(6英寸)的晶圆，将自2024年起扩大到生产200mm(8英寸)晶圆。

此外，碳化硅外延片大厂日本昭和电工也多次发表了产能扩充声明。去年8月，昭和电工发行3519万股新股，筹得约64.56亿人民币资金，其中约700亿日圆（约41.35亿人民币）将用于扩增SiC晶圆等半导体材料产能。从昭和电工公布的计划投资细则来看，用于碳化硅衬底等扩产的资金约为58亿日圆（3.4亿人民币），扩产项目预计2023年12月完工。

图片来源：昭和电工

韩国方面，SK Siltron也在积极扩大碳化硅晶圆产能，去年九月SK 集团宣布计划在碳化硅衬底业务上投资 7000 亿韩元（约合 38亿元人民币），以期 2025 年成为世界尖端材料市场的龙头。今年9月，SK Siltron也美国密歇根贝城 6英寸新厂正式建成投产，该晶圆厂主要生产晶锭和衬底等SiC晶圆基材。

据悉，SK Siltron南韩龟尾厂与密歇根新厂产能，下半年 6英寸年产能上看 12 万片，规模是原先 3 倍，目前持续进行第二期扩建计划，预计 2025 年完工后年产能将跃增至 50 万片。目前，SK Siltron 也持续推动 8 英寸基板计划，目标明年底启动量产。

欧洲方面，法国 Soitec于今年3月宣布，将在其位于法国贝宁的总部增设新产线，主要致力于制造 150 mm和 200 mm的 SmartSiC 衬底。新产线将使用 Soitec 专利的 SmartCut技术来生产创新型 SmartSiC优化衬底，目前，Soitec 已经与主要的碳化硅器件制造商展开基于 SmartSiC 合作，预测将于 2023 下半年开始实现该产品的盈利。

意法半导体也在积极扩产，据eenewseurope今年年初报道，ST准备建立欧洲碳化硅晶圆超级工厂，该工厂将具备制造设备和制造更大 200 mm SiC 晶圆的能力。2022 年ST资本支出为 34 亿美元，其中包括为目前使用 150 mm晶圆的意大利卡塔尼亚和新加坡的 SiC 晶圆厂提供资金。意法半导体副总裁、中国区总经理曹志平在去年透露，ST目标是到2024年，利用Norstel的产能实现碳化硅供应链40%的衬底供应完全自主。