2021年被媒体称为碳化硅（SiC）爆发“元年”，肯定在半导体史册上记上一笔；更有人说2022年将是800V爆发“元年”。不管怎么说，碳化硅持续升温，连美国《华尔街日报》也说：全球汽车行业正把数以十亿美元资金投向碳化硅芯片。
中国以电动汽车为代表的电力电子应用发展很快，对新一代功率器件的需求不断增加，在采用800V高压等新技术方面也跃跃欲试。可以看到，许多国内企业都在发力，力争在碳化硅国产化自主可控方面赢得先机。
在宽禁带半导体助力碳中和发展峰会期间，多家国内碳化硅企业现身说法，分享了他们对碳化硅技术的理解和自主可控的应用进展。值得我们注意的是，在国内碳化硅几乎遍地开花的今天，冷静理性思考，厘清思路乃重中之重。
6英寸还有足够生命力
碳化硅产业这条路很长，国际上也在发展初期。从2011到现在，虽然我国碳化硅、氮化镓等功率半导体材料和器件都实现了从无到有，但还没有真正做到批量应用。目前国内还是以4英寸碳化硅衬底为主，6英寸仅是小批量供货，而国外8英寸已经小批量供货，6英寸是应用主流。
事实上，碳化硅不像氮化镓应用那么广泛，主要应用是电能转换。从产业链看，包括材料、外延、器件、封装、应用，和硅产业链差不多，还需要另有一整条新的产业链才行。
碳化硅主要应用
从晶圆代工看，目前碳化硅制造平台主要以6英寸为主，线宽0.35到0.5μm，不会特别精细。大功率的发展目标，做大晶圆就可以降低成本。有些新闻在炒作国内碳化硅很快将进入8英寸，事实上还没有到，未来十年，6英寸还有足够的生命力。
晶圆代工高门槛高风险
晶圆代工是制造业门槛最高的一个行业。专家指出，之所以很多企业都在亏钱，是因为晶圆代工有上百道工序，精密度要求很高，而且要求多道工序高度协同配合。功率器件虽没有集成电路线宽那么小，但也要求成品率；某一道工序不行，后面的都不行。
产业方面，碳化硅晶圆代工的各个环节都有需要解决的问题。材料、器件问题都会导致最后客户用碳化硅做的电力电子设备不稳定，材料生产、切割、工艺都有可能是出现问题的原因是。
另一个风险是投资，晶圆代工投资大、周期长，每台设备的专业化程度都很高，整个产线是靠设备堆起来的，所以建厂、买设备、导入设备到投产、打磨产品，再到客户认可，然后小批量到大批量生产，每个阶段没有两年都不行，成功生产出产品就要8年到10年，几十亿资本是否等得起？历史经验表明，几个国际知名的晶圆厂都是砸钱10年以上熬出来的。
晶圆代工厂的运营风险主要体现在以下方面：一是运营风险很高：产量还没起来，人先要到位，恒温、恒湿要保障，各种各样的化学品、炉子缺一不可。这些东西易燃易爆，危险系数很高；二是原材料要求极高：从光刻胶到去胶，各种药液、上游材料，还有外延、衬底材料，哪一个都不能出问题，否则以后的工艺都有问题。
产品可靠性是另一个风险，通常一个电力电子设备可能就用一两的芯片，一旦有问题机会殃及整个电源系统。每个芯片价值都不高，而一个代工厂要到盈亏平衡点得卖几亿颗料芯片，而且每一颗都要保证可靠性和参数一致，如果做不到，企业就没有好的口碑，后果可想而知。
越专业的东西越难
晶圆代工厂专业性非常强，技术集中度很高，企业资产残值很低。像光刻机，国外就那么几家公司，经典型号就几种，要么选国外的，太高端的人家不卖；要么只能选国产的。好在不管什么机型基本上都通用，都是，现实是，不管什么刻蚀机，国内能找到的维护人员不会就那么几十个；再高端的设备国内能够找到的维护人员也就三五个人。第一是代工厂敢不敢买，那也得硬着头皮去买。没有设备就没法开工。
等到设备出问题了，整条线都停了，维护人员却告诉你：“我今年时间都排满了，你让我抽时间过来调机子，我抽不出来时间，”他又说：“我要出差，得有人帮我干活，能不能给我出10万税后打到我账上？”不答应也得答应。可是，这个钱从哪里出？又得是一堆矛盾。
内卷和内耗都难受
上面说过，一颗芯片卖不了几块钱，工序却有上百道，没有协同，一道工序做不好，其他人就是白干。团队也很关键，技术路线纷争会毁了整个企业，就像那个国内大厂，搞不清是跟着摩尔定律走，还是做先进封装，弄得企业赔钱，领头人脱不了干系。
企业层面出了问题，大家怎么聚在一起做？因为不赚钱，股东和团队不合，团队和团队不合。用不了干一两年，就会各回各家了。在这种的情况下，企业怎么去融资？
如果产品做的不错，也有人要，能够赚钱，也不是就没有问题了，内卷也会随之而来，再有想“躺平”高管，同样也是难。
器件还没到好用阶段
碳化硅材料生长难，晶圆也不好做，器件更不好做，应用当中高频驱动也不好做，要充分发挥碳化硅器件的优势，需要采取与硅不同的高功率、高频设计思路。
目前来看，而对于很多应用来说，碳化硅也还是太贵，许多用户用不起。不过，现在碳化硅二极管降价比较大，但是要和硅对标，价格还高2倍左右，再过1-2年，有可能的硅的一倍。
在应用方面，除了特别需要小体积、低重量的车用电源转换器，碳化硅的应用成本还是很高，尽管可以通过系统设计降低总得成本，但毕竟不是所有的应用都需要从体积和重量考量。
此外，碳化硅高频驱动还存在一些问题，干扰问题需要进一步解决，虽然设计的电源效率很高，却容易出现问题，所以应用方面也存在一些障碍。
对接需求需要假以时日
近两年，大家都在讲碳化硅行业即将迎来拐点，市场马上就要爆发；现在是十年难得的产业机会，赶紧投资建厂；抓住行业风口，抢占市场爆发的大蛋糕。
看看Yole的预测，从2010年的5千万美元到现在5亿美元，未来几年可能有出现拉升。2020年，功率半导体方面碳化硅晶圆应用规模是6英寸17万片，4英寸13万片；2025年，6英寸晶圆的应用规模将达到80万片，5年左右到100万片。
按应用划分功率碳化硅市场预测
根据HIS数据，2020年硅基高压MOS/IGBT/及各种二极管应用规模为100亿美元，再过5年，碳化硅对硅的替代率约为13%-15%，还处在发展初期。虽然如此，做碳化硅的企业还是急不可待，早走一步有没有什么错。
最近几年，电动汽车市场发展非常快，超出了大家的预期。所以，投资公司都在问：现在碳化硅当前市场有多大？未来市场有多大？增长速度有多快？其实，这几个问题不重要，重要的是碳化硅大趋势是好的。
碳化硅市场的发展不是问题，未来市场也足够大，需求也会出现，目前的问题在于由于技术还不够成熟，生产能力还不足以对接需求。要对标国外碳化硅企业，生产能力还差得太远，包括材料、机械加工、模具等。
行业专家认为，这种不足是0和1的差别。和其他行业不同，半导体生产能力不足，对标国外生产工艺有差别，就是0，一颗芯片都出不了货，更做不到低成本、高质量、大批量，没有产品就会被市场淘汰。
另外，半导体是全球市场，没有行业、企业和地域之分，不管是谁，芯片做得不好，就没有人敢用。车规半导体、功率半导体器件更是如此。真正的矛盾焦点在于，中国晶圆代工企业、碳化硅器件设计企业市场能力不足，市场开拓能力也不足。
“双取代”也是一个字：难
碳化硅面临的是任务是“双取代”，一是新技术取代旧技术，二是国产器件取代进口器件，所以难度非常大。客观现状是，国内企业不成熟，对标国外企业的产品也不成熟，难以满足客户要求。
客户最需要的是一揽子解决方案，拿出这样的方案需要有足够多的应用经验。客户已经在使用英飞凌、科锐、意法半导体、安森美的碳化硅器件，国产器件才刚刚出样片，对标不成熟是很自然的事情。
头部公司碳化硅器件收入
行业中的公司都喜欢讲自己的优势，没有人讲自己的不足。投资机构也是，动不动就问：你们企业的优势有哪些？而现在的碳化硅赛道，几乎就是全面劣势：技术、品牌、资本、规模、产品、渠道、市场……
业内一位做碳化硅代工的老总说：“优势很重要吗？不重要。”做功率半导体的企业心理明镜似的：讲自己的优势没有用，木桶效应取决于最短的木板。这位老总认为，在中国做半导体，不缺市场，不缺技术，不缺人才，不缺需求，缺的是土壤和机制。
客观现实是，产业快不了，资本急火火；下游客户需求也很急，巴不得明天给他管子，就可以装车。事实上，你明天给他管子，他也不敢用，因为他会把国产器件当备胎。即使测试认证都过了，也是备胎。只要下游不缺货，首先用国外大牌的器件，万一老外哪天不供货，才可以顶上。这是国内企业的行业地位决定的。在半导体行业，地位是需要熬的，除非熬到行业一、二、三，后几名只能使劲烧钱，报表都不会好看，只能玩命追赶。
现在国内投碳化硅的建设速度已经前无古人了，又的项目一年建厂，一年投产，一年出到1万片，即便这样的速度，对政府来说还是太慢了。因为一届政府规划就三五年，上面说过，要看到规模成绩没有8年很难。
国产的希望在哪里？
现在国内市场够大，人工也很便宜，工程师也很便宜；如果不拼就没有任何优势。
半导体产业化的根本要求是低成本、高质量、大批量，产品有市场竞争力，企业有市场拓展能力。这需要通过打造能够持续提高生产工艺能力的平台来实现。
一是形成闭环体系。生产工艺能力一定要成体系，使设计、工艺、整合、生产、设备、动力、检测、品控、应用形成一个闭环。
二是求协同。通过全产业链创新协同上下游，包括设备、原辅材料、下游封装和应用。利用行业地位和人脉，或者是这么多年熬过来的难兄难弟关系，谋求协同。
三是练苦功。砸钱买设备，砸钱流片，顶住压力；还得和设备厂家纠缠，拖着他投入资源跟你一起解决设备遇到的各种问题。因为他在卖设备时可能是忽悠，也可能不了解这个设备不太适合碳化硅，他没有经验还得装。
还有人才问题，行业大佬告诫说：千万不要指望大量培养研究生，专科生、本科生才是解决长期批量稳定人才的关键。人才不稳定没有用，在一条线上不能沉下来五年八年，根本没用。
先不谈超越
从阶段性指标看，作为国产企业，未来五年左右能真正做到两三万片6英寸晶圆，就是为功率半导体产业做出巨大贡献了。因为碳化硅是一个慢行业，慢才有中国企业的机会。如果快，国外企业早就抢没了。未来三到五年，国外会继续发展，作为后来者，能在国内抢到15%的份额，就是很有价值的企业了。
国内企业应该尽快将不成熟变成成熟，跟上国外发展的脚步，只要跟上，就不会被市场淘汰，就是胜利。
