携手三安光电，意法半导体在SiC领域扩张从未停下！

集微网消息，6月8日，三安光电发布公告称，全资子公司湖南三安与意法半导体拟合计出资32亿美元（折合人民币约228亿元）共同设立一家专门从事碳化硅外延、芯片生产的合资代工公司。

早在2018年，特斯拉率先在Model 3上应用碳化硅，算得上行业第一批吃螃蟹的人；自此，这股风从国外吹到了国内，各大新能源车企开始上车碳化硅器件，整个产业链耗巨资布局。然而自从马斯克在今年3月的特斯拉投资者大会上宣布，“特斯拉下一代电动车将大幅削减75%的碳化硅用量”之后，如火如荼的碳化硅产业似乎就此陷入了两难之境，承载突破硅基性能瓶颈的新兴材料整体遇寒，其究竟能否引领行业变革也由此被打上了一个大大的问号。

特斯拉低价抢占市，与SiC高成本相背离

特斯拉表示，“价格昂贵的碳化硅是关键部件，但是公司已经找到了一种方式可以减少碳化硅用量，但是不会影响整车的性能和效率。”

在当下可知的技术路径中，特斯拉降低碳化硅用量的方法主要有三种：更紧凑、性能更好的器件制造，即逆变器更高集成度的设计；发布功率要求较低的小型车辆，比如外界猜想的更经济普惠的Model Q；材料上的直接替代，譬如Si IGBT和GaN-on-Si。

首先，特斯拉在Model Y上导入的第四代驱动逆变器，整体的功率模块在工艺和布置方面做了一些微调，仅是在上代产品做了一些局部的优化，而就2023-24年发布800V汽车的其它整车厂商也仍将继续依赖SiC，其仍然是该领域高功率和高额定电压设备的最佳候选者。其次，在特斯拉宣布削减75%的SiC用量之后，不少供应商迅速推出替代方案，GaN Systems推出了800V GaN车载充电解决方案，Onsemi也立刻发布了1200V IGBT电源解决方案，其都有声称可提供SiC组件的整体替代解决方案，然而新供应商产品性能的不稳定性决定其短期内也不可能大面积的上车；因此特斯拉即将上新的经济普惠车型Model Q，基本可以被认为是特斯拉此次高调宣布大砍碳化硅的用量的主要原因了，表面上看是对于相关产业链的一大利空，但目的实则是围绕特斯拉本身高产销增长和控制成本的策略，现阶段并无完美的碳化硅替代方案，且其它整车厂商及碳化硅需求应用仍然十分可期。

在特斯拉投资者活动日上，公司动力总成工程负责人科林·坎贝尔的表述也侧面印证，公司不愿再担负价格不菲且供应产能跟不上的SiC器件，“碳化硅晶体管是关键器件，但是他们太贵了”。那么就可以直接认为，特斯拉的高性能版车型并未有放弃SiC器件的打算，反而随着SiC供应链价格普惠和成熟工艺提升，由于其性能优势会给使用量带来大幅提升。

STM在SiC领域的扩张从未停下

特斯拉的碳化硅主要供应商是意法半导体（STM），而站在意法半导体背后的碳化硅材料供应商是Wolfspeed，从2020年以来，STM一直是WOLFSPEED的第一大客户。STM目前已经推出5款全新基于旗下第3代 STPOWER SiC MOSFET 碳化硅晶体管技术的功率模块(Power Module)，这 5 款名为ACEPACK DRIVE的功率模块可替汽车制造商提供一系列弹性的功率模块方案，来对应不同车型需求的工作电压。其尺寸较第二代更小，SiC整体的用量也较少，据悉特斯拉对于新产品的性能也比较满意，但是其新品价格似乎并没有随着材料使用量上的减少而做适当调整，这使得特斯拉非常失望。

当前制约碳化硅器件大规模商业化应用的主要因素在于高成本、碳化硅衬底制造难度大、良率低微等。据行业人员透露，抛开生产环节中的良率损失，原材料成本中，SiC衬底所占比例最高，能达到80%。在全球导电型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed占据超 60%的市场份额，II-VI 和 Rohm分别占据 16%和 12%，位列第二和第三。从常理出发，如此高集中度的市场，必然有着极高的进入门槛，利润报酬非常丰厚，然而事实并非如此。Wolfspeed的连续四个季度呈现下滑趋势，研发费用持续上升，加上8英寸晶圆厂的巨额开支，连续七个季度出现营业亏损，尽管和意法半导体、英飞凌企业签订了长期供货合同，但预期未来的亏损会进一步加剧。（下图为Wolfspeed连续七个季度的净利率、毛利率表现）

意法半导体曾表示，在2024年目标量产并实现40%的自主供应，公司产业链自主化的道路也一直有序推进。在自有产能方面，意法半导体在其位于卡塔尼亚（意大利）和宏茂桥（新加坡）工厂的两条6吋晶圆线上生产STPOWER SiC产品，并在其位于深圳（中国）和Bouskoura（摩洛哥）的后端工厂进行组装和测试。

其在意大利兴建的一座整合式碳化硅衬底制造厂预计于2023年开始投产，未来将成为欧洲首座6吋碳化硅外延衬底的量产基地，整合生产过程中的所有工序，并进一步开发8吋晶圆。在今年年初，意法半导体总裁兼首席执行官CEO Jean-Marc Chery表示，“公司2023年的预计资本支出金额增长至40亿美元，同比增长13.6%，主要用于扩产12英寸晶圆厂和增加碳化硅制造能力包括在基板方面的计划”。值得注意的是，2022年12月，意法半导体和Soitec宣布下一阶段SiC衬底合作，并计划在18个月内对Soitec的SiC衬底技术进行认证，为其器件和模块制造业务提供动力。

瞄准国内新能源客户，提供垂直整合的SiC价值链

根据Yole报告称，目前两个主要趋势正影响碳化硅供应链，分别是晶圆制造和模块封装的垂直整合。在此背景下，终端系统公司（例如汽车OEM）正在更快、更灵活地采用碳化硅来管理市场上多个晶圆供应商的供应。

意法半导体把新一轮的产能扩张选在了中国，三安光电与意法半导体32亿美元合资建厂进行8英寸碳化硅器件的大规模量产，将再一次帮助STM以更高效的方式满足中国客户不断增长的需求，更是看上中国新能源汽车产业链的高自主化程度。Jean-Marc Chery表示：“对ST来说，与中国本地的合作伙伴成立碳化硅工厂，这将助力我们以高效的方式满足中国客户不断增长的市场需求。将三安光电未来的8英寸衬底制造厂、双方新成立的合资工厂以及ST在深圳现有的后端制造厂相结合，我们有能力为中国客户提供垂直整合的SiC价值链。”

根据三安光电公告显示，预计合资工厂建设总投资约32亿美元，其中未来5年资本支出约24亿美元。具体到三安光电，其将通过子公司湖南三安在重庆设立全资子公司重庆三安半导体有限责任公司（暂定名）参与合资工厂建设，预计投资总额为70亿元。合资公司的注册资本为6.12亿美元，湖南三安持股比例为51%，意法半导体持股比例为49%，均以货币资金分期出资。上述合资厂计划2025年第四季度开始生产，预计2028年全面落成，规划达产后每周生产1万片8英寸碳化硅晶圆。

三安光电是国内布局碳化硅产业最为完整的企业，涉及长晶、衬底制作、外延生长、芯片制备及封装环节。其在2022年年报中表示，公司碳化硅各环节业务顺利推进，衬底已通过几家国际大客户验证，其中一家实现批量出货，且2023年、2024年供应已基本锁定；碳化硅芯片应用于光伏、储能、新能源汽车等可靠性要求高的领域。

相比硅和砷化镓等而言，在以三代半为代表的宽禁带半导体领域，我国和国际巨头之间整体技术差距相对较小，海外企业如Wolfspeed、ROHM、ST等具有先发优势，但未形成专利、标准的完全垄断，国产企业正加速入局积极追赶，目前已初步实现了全产业链自主可控。