近年来，随着国际国内大量产能的释放，加上下游用户的积极导入，碳化硅器件终端应用渗透率明显提高。碳化硅行业面对的唯一挑战在于，要将碳化硅做好、做小、做便宜，才能满足性能、成本、产能等方面的需求。

最近，一位国际碳化硅器件大厂中国负责采购的高管表示，从下游器件订单情况看，马斯克所谓的碳化硅减量，并没有对未来碳化硅行业的发展产生负面影响。他续称，该公司接单接到手软，三到五年在手订单量为几百亿。

另外，拜登在4月份参观了国际碳化硅巨头Wolfspeed的工厂，同样，国内也没有会忽视碳化硅产业对经济发展的促进作用。在这个大趋势下，国际大厂纷纷发力布局产能，碳化硅赛道也是越走越快，越走越广。

碳化硅设备是量产关键

不管是材料还是器件，都要靠设备来做，自主可控已成为国内半导体行业的主旋律，从衬底、外延、器件和模块封装环节来看，国产化设备还是有很大的机会。

一直在从事碳化硅设备研发的专家表示，在碳化硅外延方面，近年来一些国内企业在MOCVD方面有了一定的突破，给爱思强等国际厂商带来了很大压力。但还需要进一步研发，因为国内厂商都是少片机，如果用户一年36万片产能都是用少片机来做很难以想象，所以两三年后一定是多片机的天下，如果在这方面没有突破，就对用户会造成很大的困扰。

随着国产设备的兴起，国外厂商的多片机阵地能够守多久也是一个问题？专家指出，多片机厂商的技术积累毕竟很深厚，但是也不能轻视国产MOCVD崛起的态势，一不小心就会被追上。

某国际大厂中国区高管认为，中国市场的竞争有助于企业的进步，无论是进口设备还是国产设备，都需要在良率和成本方面给最终用户带来优势和价值，能够让用户放心使用，它在下一次扩产时才会再次考虑。要做好中国市场，必须在这两方面跟中国的竞争者达到同样的水平或者更高，才会有机会。

衬底制造领域的专家介绍说，现在碳化硅衬底加外延的成本大约为器件成本的70%，其中衬底占47%，外延占23%。因此，降本的主力是衬底，包括长晶和后道加工工序。通过COO（拥有成本）路线图，有望帮助碳化硅器件降低成本。

目前，碳化硅衬底的国际价格大约为700美元一片，专家表示，其下降空间大概还有20%。专家同时指出，由于良率不够，现在国内的6英寸衬底厂家都不挣钱，只是从今年开始起量后情况有所好转。他指出，6英寸只是进入这个市场的敲门砖，随着产能的扩大，价格会很快下降，但在6英寸产品上做出多少利润是不现实的。

另有专家告诫说，功率器件特别是碳化硅是检测出来的，而不是做出来的，不管是长晶、切磨抛、MO工艺检测环节都很重要，所以希望更多国产设备在这方面多花一点心思，而不是把精力都放在主力制程设备方面。

最近，一家从外延到封装都做的厂商在武汉建了一个技术创新中心，其中一个重要任务就是为所有设备商提供一个公平的平台，通过比拼设备的COO等指标，给行业一个公正客观的报告。该公司高管表示，三代半路线图需要整个行业一起来做，一起讨论什么时候推出8英寸设备，包括IGBT、超级结、MOSFET如何演进。

至于未来碳化硅器件的发展路线图，专家的开发比较一致，从国内来讲，晶圆尺寸将在2025到2026年间将从6英寸转到8英寸。从器件角度来讲，2030-2035年MOSFET线宽有望做到60纳米，使功能密度、电流密度不断提升。

现在，也有一些厂商希望将硅基产线转向碳化硅，比如利用MOSFET功率器件的6英寸线。设备方面的专家认为，其中大部分设备可以使用，但后道离子注入等工艺要求的能量不一样，设备能否使用取决于成本和良率。

另外，碳化硅材料具有特殊性，设备从硅基转向碳化硅有几个关键环节，比如碳的处理非常麻烦，所以不管是温度还是气场等都不一样；碳化硅是透明材料，光刻时会遇到很多麻烦，在欧姆接触方面有一定挑战。另外，碳化硅材料又硬又脆，处理起来难度很大。例如碳化硅晶锭很不好切割，要将易碎材料磨到150微米甚至更薄是一个挑战。

专家告诫说，在设备国产化方面，最忌讳的是闭门造车，关起门来盲人摸象，做出来的设备不能满足用户需要。能够有一个开放平台让大家共享，扶持国产化设备非常重要。

碳化硅并非无敌手

碳化硅被称为第三代半导体材料，也是宽禁带半导体，同为宽禁带材料的还有同门兄弟氮化镓（GaN），另外天外有天，还有第四代半导体材料氧化镓（Ga2O3）也在虎视眈眈。这些材料与碳化硅都有竞争关系。

从碳化硅目前使用量最大的电动汽车来看，还是以450、650V器件为主。业界也在探讨将电压增加到800V，未来可能碳化硅和氮化镓逆变器都会使用，比如中级车以上用800V，低级车用400V。特别是特斯拉有可能推出10万元的车，400V器件是必然的选择，虽然不排除使用氮化镓或其他材料的可能性，但碳化硅仍将供不应求。

专家分析表明，宽禁带半导体的内斗实属正常，也是激发技术不断成熟，让成本慢慢下降，当然外来侵略也不可避免。每一种材料都有自己的技术问题，早晚都会解决，一旦解决了，就会对其他材料产生威胁，如果基本解决了，在性能上只能说彼此彼此。所以，不管是第几代材料，肯定会在新材料出来时将市场蛋糕做得越来越大，会产生很大增量市场，存量市场也会重新布局，每一种材料都会找到一个更适合的应用场景。

就像氮化镓，其特长是在高频、低功率领域；氧化镓的散热比较差，恰恰可以用在超高压、高频、低功率的应用场景；碳化硅在高功率、高压领域的地位很难撼动。它们之间会有一些交叉的地方，在细分应用场景中可能会共存。

行业的共识是，氧化镓是一个非常有潜力的材料，不过一些研究发现，其材料性能固然很好，但是其衬底往往是制约芯片性能的重要因素。现在的氧化镓衬底基本上是同质外延，尺寸非常小，价格比碳化硅高10到20倍。氧化镓衬底只有2平方厘米大小，在大规模量产方面，不像碳化硅可以导入大尺寸，所以衬底是一个瓶颈。由于氧化镓导热性非常差，用于高温应用还需要解决散热问题，需要到一种合适的散热载体，还要考虑适合氧化镓的掺杂方法；解决成本、可量产的难题也需要有非常丰富的行业资源。

要不要往IDM模式走？

现在，一些做IGBT的企业非常关注碳化硅赛道的发展，有的企业也开了碳化硅器件中试线。从国际上看，一些大公司外延及后道工艺都是自己做，而且在逐步往上游走，也就是IDM模式。

国内碳化硅器件制造大厂的高管表示，碳化硅材料虽然好，但从器件角度考虑，它还是一个早产儿，比如缺陷机理与器件可靠性的关系到目前都没有了解清楚。国际大公司做垂直整合时肯定考虑到这一点，另外就是成本竞争，因为如果每个环节都赚20%利润，后面的成本就更高了。

但是，IDM是否最有利于产业发展，现在还不确定，现阶段国内厂商更多的是和国内企业开诚布公地合作，因为材料和器件之间的关系非常密切，碳化硅不像硅基器件的缺陷机理和指标都非常明了，长外延时会出现很多问题，导致长出的晶体差别很大。这些问题都需要大家共同探讨。

当然，也有国内企业的高管认为，垂直整合是一个趋势，国外已经开始，主要是从器件往上游走。接下来几年，国内也会跟上这个趋势，尤其是随着资本市场的介入，材料往下游整合，或是器件往上游整合的事情都可能发生。当然，现在毕竟国内的很多器件厂商没有那么强，材料端还比较强势，特别是一些IPO公司有实力往下游整合，还有一些器件厂商本身就是上市公司，也有可能向上游进行并购。因为要参与国际竞争，垂直整合才有实力去竞争。