据《汽车新闻》报道，近日，美国芯片制造商Wolfspeed位于纽约州的碳化硅（SiC）芯片制造工厂正式开业。Wolfspeed表示，该厂占地面积为6.3万平方公里，投资额达10亿美元。这家工厂是美国制订本土半导体振兴计划后，建成的首家大型碳化硅晶圆厂。同时，该工厂是全球首家，也是唯一一家8英寸碳化硅晶圆厂。
踏入8英寸时代
《汽车新闻》的报道称，开业典礼当天，特斯拉竞争对手Lucid的首席工程师也来到了现场。Lu-cid Motors首席工程师艾瑞克·巴赫表示：“随着全球交通运输向电气化转型，碳化硅技术处于转型的最前沿。碳化硅技术不仅可以实现卓越的续航里程，还可以使充电效率大幅提升。”此前，Lucid与Wolfspeed签订了协议，后者将为前者持续供应碳化硅器件。此外，通用汽车也可从这家工厂获得产品供应。值得一提的是，中国宇通集团也在2020年与Wolf-speed敲定了电动车硅晶圆的供应协议。参议院多数党领袖查克·舒默表示，“Wolfspeed的新工厂，再加上正在推进的《芯片法案》的支持，我们可以让纽约州马西镇的莫霍克谷成为全美国半导体投资中心。”
据了解，半导体材料发展至今，共经历了三代。第三代半导体材料以碳化硅、氮化镓为代表，适合制备耐高压、高频的功率器件，是电动汽车、5G 基站、卫星等新兴科技领域的理想材料。
而Wolfspeed作为全球第三代半导体的龙头企业，是目前全球最大的碳化硅功率器件供应商，同时在碳化硅衬底（半导体单晶材料制造而成的晶圆片）的市占率上处于领先地位。Wolfspeed前身为CREE公司，主营业务包括LED、第三代半导体、射频、照明产品等。而随着功率半导体市场的快速增长，Wolfspeed逐步剥离其他业务，专注于碳化硅材料及器件领域。该公司生产的碳化硅衬底尺寸也从最初的4英寸扩大到了如今的8英寸。
达到8英寸，意味着每片晶圆中理论上可用的裸片数量（GDPW）大大增加。Wolfspeed方面表示，单从晶圆加工成本来看，从6英寸升级到8英寸，成本是增加的。但是，Wolfspeed生产的8英寸晶圆良品率比6英寸晶圆更高，产量也更高，所以制成的芯片成本就更低。
《福布斯》指出，碳化硅是世界上硬度排名第三的物质，同时还存在 200多种晶体结构类型，这意味着碳化硅衬底的划切非常棘手，困难程度随着晶圆尺寸的变大会越来越大。此外，氧化工艺一直是碳化硅工艺的核心难点，8英寸、6英寸对气流和温度场的控制有不同需求，需各自独立开发工艺。
据不完全统计，在国际知名的大厂中，目前有7家企业能够生产8英寸碳化硅晶圆衬底，包括英飞凌、Wolfspeed、罗姆、II-VI、Soitec、意法半导体，以及中国的烁科晶体。
抢滩碳化硅市场
据《福布斯》报道，国际知名分析机构Yole的一份报告指出，继特斯拉采用碳化硅后，2020年和2021年又有多款新发布的EV电动汽车使用碳化硅。此外，特斯拉创纪录的出货量帮助碳化硅器件在2021 年达到10亿美元的规模。
受汽车应用的强劲推动，尤其是在EV主逆变器方面的需求，碳化硅市场将迎来高速增长。
Yole在报告中指出，为了满足长续航里程的需求，800V高压快充技术是与之配套的充电解决方案，而这也是1200V碳化硅器件发挥重要作用的地方。此外，除了汽车，工业和能源应用市场将成为碳化硅营收增长超过20%的市场。预计到2027年，碳化硅器件市场的业务规模将从2021年的10亿美元增长到60亿美元以上。
2021年，意法半导体和Wolfspeed在碳化硅器件市场的收入同比增长超过50%。英飞凌的碳化硅业务主要以工业应用为切入点，凭借碳化硅主逆变器，实现了2.48亿美元的营收，同比增长126%。目前，这项价值数十亿美元的业务正在吸引越来越多的“玩家”入局。去年 11月，德国汽车零部件供应商博世集团发布声明称，将联合意法半导体、法雷奥-西门子汽车公司等欧洲7个国家的33家企业、大学及研究机构，在欧洲打造一条完整、有弹性的碳化硅产业链，从晶圆和其他基础材料，到成品碳化硅功率半导体器件和电力电子设备等都囊括其中。该项目被称为“Trans- form”，预算超过8900万欧元，资金由欧盟及各国机构提供。这也是继欧盟酝酿推出新的芯片法案之后，力图建立本土半导体供应链的又一次尝试。
