2021年被媒體稱為碳化硅（SiC）爆發“元年”，肯定在半導體史冊上記上一筆；更有人說2022年將是800V爆發“元年”。不管怎么說，碳化硅持續升溫，連美國《華爾街日報》也說：全球汽車行業正把數以十億美元資金投向碳化硅芯片。
中國以電動汽車為代表的電力電子應用發展很快，對新一代功率器件的需求不斷增加，在采用800V高壓等新技術方面也躍躍欲試。可以看到，許多國內企業都在發力，力爭在碳化硅國產化自主可控方面贏得先機。
在寬禁帶半導體助力碳中和發展峰會期間，多家國內碳化硅企業現身說法，分享了他們對碳化硅技術的理解和自主可控的應用進展。值得我們注意的是，在國內碳化硅幾乎遍地開花的今天，冷靜理性思考，厘清思路乃重中之重。
6英寸還有足夠生命力
碳化硅產業這條路很長，國際上也在發展初期。從2011到現在，雖然我國碳化硅、氮化鎵等功率半導體材料和器件都實現了從無到有，但還沒有真正做到批量應用。目前國內還是以4英寸碳化硅襯底為主，6英寸僅是小批量供貨，而國外8英寸已經小批量供貨，6英寸是應用主流。
事實上，碳化硅不像氮化鎵應用那么廣泛，主要應用是電能轉換。從產業鏈看，包括材料、外延、器件、封裝、應用，和硅產業鏈差不多，還需要另有一整條新的產業鏈才行。
碳化硅主要應用
從晶圓代工看，目前碳化硅制造平臺主要以6英寸為主，線寬0.35到0.5μm，不會特別精細。大功率的發展目標，做大晶圓就可以降低成本。有些新聞在炒作國內碳化硅很快將進入8英寸，事實上還沒有到，未來十年，6英寸還有足夠的生命力。
晶圓代工高門檻高風險
晶圓代工是制造業門檻最高的一個行業。專家指出，之所以很多企業都在虧錢，是因為晶圓代工有上百道工序，精密度要求很高，而且要求多道工序高度協同配合。功率器件雖沒有集成電路線寬那么小，但也要求成品率；某一道工序不行，后面的都不行。
產業方面，碳化硅晶圓代工的各個環節都有需要解決的問題。材料、器件問題都會導致最后客戶用碳化硅做的電力電子設備不穩定，材料生產、切割、工藝都有可能是出現問題的原因是。
另一個風險是投資，晶圓代工投資大、周期長，每臺設備的專業化程度都很高，整個產線是靠設備堆起來的，所以建廠、買設備、導入設備到投產、打磨產品，再到客戶認可，然后小批量到大批量生產，每個階段沒有兩年都不行，成功生產出產品就要8年到10年，幾十億資本是否等得起？歷史經驗表明，幾個國際知名的晶圓廠都是砸錢10年以上熬出來的。
晶圓代工廠的運營風險主要體現在以下方面：一是運營風險很高：產量還沒起來，人先要到位，恒溫、恒濕要保障，各種各樣的化學品、爐子缺一不可。這些東西易燃易爆，危險系數很高；二是原材料要求極高：從光刻膠到去膠，各種藥液、上游材料，還有外延、襯底材料，哪一個都不能出問題，否則以后的工藝都有問題。
產品可靠性是另一個風險，通常一個電力電子設備可能就用一兩的芯片，一旦有問題機會殃及整個電源系統。每個芯片價值都不高，而一個代工廠要到盈虧平衡點得賣幾億顆料芯片，而且每一顆都要保證可靠性和參數一致，如果做不到，企業就沒有好的口碑，后果可想而知。
越專業的東西越難
晶圓代工廠專業性非常強，技術集中度很高，企業資產殘值很低。像光刻機，國外就那么幾家公司，經典型號就幾種，要么選國外的，太高端的人家不賣；要么只能選國產的。好在不管什么機型基本上都通用，都是，現實是，不管什么刻蝕機，國內能找到的維護人員不會就那么幾十個；再高端的設備國內能夠找到的維護人員也就三五個人。第一是代工廠敢不敢買，那也得硬著頭皮去買。沒有設備就沒法開工。
等到設備出問題了，整條線都停了，維護人員卻告訴你：“我今年時間都排滿了，你讓我抽時間過來調機子，我抽不出來時間，”他又說：“我要出差，得有人幫我干活，能不能給我出10萬稅后打到我賬上？”不答應也得答應。可是，這個錢從哪里出？又得是一堆矛盾。
內卷和內耗都難受
上面說過，一顆芯片賣不了幾塊錢，工序卻有上百道，沒有協同，一道工序做不好，其他人就是白干。團隊也很關鍵，技術路線紛爭會毀了整個企業，就像那個國內大廠，搞不清是跟著摩爾定律走，還是做先進封裝，弄得企業賠錢，領頭人脫不了干系。
企業層面出了問題，大家怎么聚在一起做？因為不賺錢，股東和團隊不合，團隊和團隊不合。用不了干一兩年，就會各回各家了。在這種的情況下，企業怎么去融資？
如果產品做的不錯，也有人要，能夠賺錢，也不是就沒有問題了，內卷也會隨之而來，再有想“躺平”高管，同樣也是難。
器件還沒到好用階段
碳化硅材料生長難，晶圓也不好做，器件更不好做，應用當中高頻驅動也不好做，要充分發揮碳化硅器件的優勢，需要采取與硅不同的高功率、高頻設計思路。
目前來看，而對于很多應用來說，碳化硅也還是太貴，許多用戶用不起。不過，現在碳化硅二極管降價比較大，但是要和硅對標，價格還高2倍左右，再過1-2年，有可能的硅的一倍。
在應用方面，除了特別需要小體積、低重量的車用電源轉換器，碳化硅的應用成本還是很高，盡管可以通過系統設計降低總得成本，但畢竟不是所有的應用都需要從體積和重量考量。
此外，碳化硅高頻驅動還存在一些問題，干擾問題需要進一步解決，雖然設計的電源效率很高，卻容易出現問題，所以應用方面也存在一些障礙。
對接需求需要假以時日
近兩年，大家都在講碳化硅行業即將迎來拐點，市場馬上就要爆發；現在是十年難得的產業機會，趕緊投資建廠；抓住行業風口，搶占市場爆發的大蛋糕。
看看Yole的預測，從2010年的5千萬美元到現在5億美元，未來幾年可能有出現拉升。2020年，功率半導體方面碳化硅晶圓應用規模是6英寸17萬片，4英寸13萬片；2025年，6英寸晶圓的應用規模將達到80萬片，5年左右到100萬片。
按應用劃分功率碳化硅市場預測
根據HIS數據，2020年硅基高壓MOS/IGBT/及各種二極管應用規模為100億美元，再過5年，碳化硅對硅的替代率約為13%-15%，還處在發展初期。雖然如此，做碳化硅的企業還是急不可待，早走一步有沒有什么錯。
最近幾年，電動汽車市場發展非常快，超出了大家的預期。所以，投資公司都在問：現在碳化硅當前市場有多大？未來市場有多大？增長速度有多快？其實，這幾個問題不重要，重要的是碳化硅大趨勢是好的。
碳化硅市場的發展不是問題，未來市場也足夠大，需求也會出現，目前的問題在于由于技術還不夠成熟，生產能力還不足以對接需求。要對標國外碳化硅企業，生產能力還差得太遠，包括材料、機械加工、模具等。
行業專家認為，這種不足是0和1的差別。和其他行業不同，半導體生產能力不足，對標國外生產工藝有差別，就是0，一顆芯片都出不了貨，更做不到低成本、高質量、大批量，沒有產品就會被市場淘汰。
另外，半導體是全球市場，沒有行業、企業和地域之分，不管是誰，芯片做得不好，就沒有人敢用。車規半導體、功率半導體器件更是如此。真正的矛盾焦點在于，中國晶圓代工企業、碳化硅器件設計企業市場能力不足，市場開拓能力也不足。
“雙取代”也是一個字：難
碳化硅面臨的是任務是“雙取代”，一是新技術取代舊技術，二是國產器件取代進口器件，所以難度非常大。客觀現狀是，國內企業不成熟，對標國外企業的產品也不成熟，難以滿足客戶要求。
客戶最需要的是一攬子解決方案，拿出這樣的方案需要有足夠多的應用經驗。客戶已經在使用英飛凌、科銳、意法半導體、安森美的碳化硅器件，國產器件才剛剛出樣片，對標不成熟是很自然的事情。
頭部公司碳化硅器件收入
行業中的公司都喜歡講自己的優勢，沒有人講自己的不足。投資機構也是，動不動就問：你們企業的優勢有哪些？而現在的碳化硅賽道，幾乎就是全面劣勢：技術、品牌、資本、規模、產品、渠道、市場……
業內一位做碳化硅代工的老總說：“優勢很重要嗎？不重要。”做功率半導體的企業心理明鏡似的：講自己的優勢沒有用，木桶效應取決于最短的木板。這位老總認為，在中國做半導體，不缺市場，不缺技術，不缺人才，不缺需求，缺的是土壤和機制。
客觀現實是，產業快不了，資本急火火；下游客戶需求也很急，巴不得明天給他管子，就可以裝車。事實上，你明天給他管子，他也不敢用，因為他會把國產器件當備胎。即使測試認證都過了，也是備胎。只要下游不缺貨，首先用國外大牌的器件，萬一老外哪天不供貨，才可以頂上。這是國內企業的行業地位決定的。在半導體行業，地位是需要熬的，除非熬到行業一、二、三，后幾名只能使勁燒錢，報表都不會好看，只能玩命追趕。
現在國內投碳化硅的建設速度已經前無古人了，又的項目一年建廠，一年投產，一年出到1萬片，即便這樣的速度，對政府來說還是太慢了。因為一屆政府規劃就三五年，上面說過，要看到規模成績沒有8年很難。
國產的希望在哪里？
現在國內市場夠大，人工也很便宜，工程師也很便宜；如果不拼就沒有任何優勢。
半導體產業化的根本要求是低成本、高質量、大批量，產品有市場競爭力，企業有市場拓展能力。這需要通過打造能夠持續提高生產工藝能力的平臺來實現。
一是形成閉環體系。生產工藝能力一定要成體系，使設計、工藝、整合、生產、設備、動力、檢測、品控、應用形成一個閉環。
二是求協同。通過全產業鏈創新協同上下游，包括設備、原輔材料、下游封裝和應用。利用行業地位和人脈，或者是這么多年熬過來的難兄難弟關系，謀求協同。
三是練苦功。砸錢買設備，砸錢流片，頂住壓力；還得和設備廠家糾纏，拖著他投入資源跟你一起解決設備遇到的各種問題。因為他在賣設備時可能是忽悠，也可能不了解這個設備不太適合碳化硅，他沒有經驗還得裝。
還有人才問題，行業大佬告誡說：千萬不要指望大量培養研究生，?？粕?、本科生才是解決長期批量穩定人才的關鍵。人才不穩定沒有用，在一條線上不能沉下來五年八年，根本沒用。
先不談超越
從階段性指標看，作為國產企業，未來五年左右能真正做到兩三萬片6英寸晶圓，就是為功率半導體產業做出巨大貢獻了。因為碳化硅是一個慢行業，慢才有中國企業的機會。如果快，國外企業早就搶沒了。未來三到五年，國外會繼續發展，作為后來者，能在國內搶到15%的份額，就是很有價值的企業了。
國內企業應該盡快將不成熟變成成熟，跟上國外發展的腳步，只要跟上，就不會被市場淘汰，就是勝利。
