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碳化硅的新战役和新战场
信息来源: 发布日期:2024-06-28
  当前,飞速发展的碳化硅市场一方面出现了降价竞争态势,另一方面新的市场应用也在次第出现。

  二级市场预期也有所变化。大约一年前的2023年7月,全球碳化硅材料巨头Wolfspeed股价还在70美元/股左右,至今已回落至23美元/股左右。

  这可能跟该公司近期财报表现不佳,资本市场已经失去信心有关。而国内市场的碳化硅玩家也在积极竞速,尤其在国内整车厂的需求推动下,似乎后者也更具备竞争空间。

  “个人认为长期来看,由于国内在新能源汽车产业链更具备发展沉淀,这作为碳化硅目前最大的应用落地市场,也就意味着国内碳化硅产业发展具备更好的发展土壤。虽然目前国内相比欧美主要国家的先进水平还有一定差距,但相信随着国内陆续完成技术可靠性验证,很快就会发展起来。”一名碳化硅产业公司的高管如此对21世纪经济报道记者分析。

  除了新能源汽车的快速落地外,新需求也在出现。前述高管指出,AI服务器和低空经济都是颇受看好的下一个应用市场。

  随着碳化硅产业链的相关产能逐渐丰富,以及最大应用场景新能源汽车的驱动力,全球碳化硅市场正迎来变化。

  某种程度上这也导致了Wolfspeed股价被看跌。前述碳化硅厂商高管对21世纪经济报道记者分析,由于在行业内率先推动8英寸碳化硅晶圆量产,Wolfspeed步子迈早了些,且该公司原本是材料供应商,其转为晶圆制造厂商也面临一定经验不足的难题。

  这导致较长时间内,Wolfspeed引以为豪的8英寸碳化硅晶圆量产能力,其产能利用率一直不高。在6月24日,该公司披露称,其位于莫霍克谷SiC晶圆厂的晶圆开工利用率已达20%;预计到2024年底,莫霍克谷晶圆厂可将晶圆开工利用率提升至25%。这意味着此前很长时间,公司产能利用率都仅在低位波动。

  前述高管还指出,Wolfspeed被看衰的另外原因就在于,目前碳化硅器件市场的最大应用场景是新能源汽车,而全球需求量最大的市场无疑在中国。随着中国更多碳化硅产业链正在技术竞速,国内相关产品价格在快速下滑,导致Wolfspeed的产品竞争力正被消磨。

  碳化硅整个产业链都在降价,是产业发展到一定阶段的产物,也受应用需求所驱动。

  近日在由芯谋研究主办的第三届IC NANSHA大会上,瞻芯电子COO陈俭分析道,应用方面市场更期待用更低成本买到更好的产品。因此碳化硅产业也需要顺应新能源汽车卷价格、卷技术、卷配置的行业趋势。“到明年底,我们新一代产品推出后,成本可以进一步降低15%。这有赖于上游厂商的‘卷’,碳化硅衬底近期出现降价,否则还难以达到这个目标。”

  陈俭坦言,目前碳化硅器件市场正由海外头部厂商率先开“卷”。“代理商报价和年初相比直接降了一半,我们要做好准备。他们可以依靠技术创新带来成本降低,还有质量承诺,如果不和他们共同竞争,就只能认输出局。”

  中科汇珠董事长宋华平也指出,整体来说,在行业做好技术的同时,价格也在很快下沉。“2024年外延片+衬底价格跌到了5字头以下,1200V价格战很迅猛。但这个价格战不得不打,不打将无法对技术进行提升。我们不仅要做新技术,在传统外延产品也下定决心陪着大家一起卷。”

  如何应对这次新的竞争态势?陈俭表示,短期的确面临阶段性需求偏低、库存偏高的态势,碳化硅产业链均面临这一挑战。但长期依然看好碳化硅器件的应用进程。

  在此情况下,就要做好公司运营的“三角”(成本、交付、质量)。“向左走是技术创新、模式创新、扩大规模、法律护航技术专利;向右走是偏保守的路线,降低质量、以次充好。我们选择一种长期发展路径,所以打法就是向左‘卷’。”陈俭举例道,在衬底创新方面,可以探路液相法、切磨抛、剥离技术;外延技术创新方面,可以发展快速生长、缺陷工程、超级结外延等路线;此外在制造工艺、封装技术、设备等多个产业链环节都有进一步突破空间。其中与上下游联动合作开发是一条重要路径。

  陈俭还提出,国内碳化硅市场也要向高端化趋势学习。因此不能忽视在标准和专利方面的“卷”,宁德时代开展技术授权就是这类典型。现在的转变是已经看到该领域出现专利公司。

  碳化硅作为第三代半导体的其中一种,备受关注就是因其独特的物理特性。

  芯粤能CTO相奇分析,随着清洁能源替代化石能源步伐越来越快,中间出现大量能量转换需求,由此出现对功率半导体产品的需求。同时AI产业快速发展,大算力的背后需要大量电力支持,这就需要更为有效地使用清洁能源。能源变革趋势下,碳化硅因其材料特性很适合做功率半导体产品,由此迎来发展机会。

  虽然目前碳化硅功率器件的整体成本比同类硅器件要高,但相奇分析道,前者应用落地实际上能带来系统性成本降低。“原因在于,碳化硅的一个特性是开关速度比较快,在很多系统级应用中,利用这一特性,可以大幅减少无缘器件的使用,也就是可以减少电容、电感的使用量。”

  此外就是随着前述价格竞争持续,将意味着有更多产业有意愿采用碳化硅这种新材料产品,有利于进一步扩大其应用市场。

  第三方机构统计显示,碳化硅应用领域中,至今新能源汽车仍然是最大应用市场,目前其大概占比在70%,其中主驱驱动器是最大单一市场,占新能源汽车市场当中的90%。

  由于海外厂商率先在该领域发力,国内厂商目前不少正在开展相关产品的车规级安全、可靠性认证过程,因此被海外抓住了先发优势。前述高管对记者表示,预计大约在今明两年,可能将迎来国内碳化硅器件产品“上车”元年,此后就面临与海外厂商直接竞争,国内产业链需要形成发展合力,应对市场竞争。

  相奇援引第三方数据指出,麦肯锡去年10月统计显示,目前全球97%的碳化硅供应来自欧美日公司,中国公司目前还未进入头部阵营。“我们希望不要在这3%中‘卷’,而是要把这3%做到30%,这才是‘卷’的方向。”

  更受关注的是待挖掘的新市场。相奇指出,除新能源汽车之外,风、光、储、高压输电都是碳化硅当下主要的应用场景。最近有两大潜在市场值得关注:数据中心和低空经济。

  “低空飞行器有人说比新能源汽车更适合碳化硅的应用,因为低空飞行器对成本没有那么敏感,在可靠性设计、系统设计上的自由度会比较大,可以做一些冗余设计,使得可靠性问题也更容易解决。所以低空经济是一个我们非常期待的潜在碳化硅应用市场。”他续称。

  集邦咨询分析师龚瑞骄也认为,为满足更高阶的AI运算,芯片功耗不断增加,对服务器电源的功率密度提出了更高要求,碳化硅、氮化镓已成为优化能源效率的关键技术之一,近年来相应需求显著大增。

  对于行业后续的发展思路,陈俭分享道,首先要注重标准、专利建设,知识产权是对公司长久发展重要的护航工具。其次上下游产业链间可以探讨合作和定价模式,通过合理定价让上下游共赢,是诸如电驱类芯片发展面临的命题。此外要重视建立合作平台,目前北京、上海都在探讨相关工作,如何令其强大且有效对产业链发展也很重要。
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