当下，电动汽车渗透率不断增高，同时整车电气架构向800V高压方向演进，这一趋势推动了市场对SiC器件的需求。其中，SiC衬底作为成本最高、技术壁垒最高的环节，其产能却远不足以匹配市场需求，SiC衬底的革新迫在眉睫。
扩大SiC衬底尺寸既能增加产能供给，又能进一步降低SiC器件的平均成本，因此，当下，全球正积极逐鹿8英寸市场。
领先者：量产节点在2023年
对于SiC衬底企业而言，市场的争夺战不仅仅是产能的比拼，也是衬底尺寸的比拼。就当下而言，国际企业对于8英寸碳化硅衬底的量产已提上日程，属于“领先者”的角色。
Wolfspeed是当之无愧的第一梯队成员。2015年Wolfspeed展示了8英寸碳化硅衬底、2019年完成了首批8英寸碳化硅衬底样品的制样。产能方面，2022年4月，Wolfspeed启用了全球第一家8英寸碳化硅晶圆厂、2023年2月宣布计划在德国萨尔州再建8英寸碳化硅工厂，新工厂预计可于2023年上半年启动。
Coherent（原名II-VI）在2015年7月展示了8英寸导电型SiC衬底，2019年又推出了半绝缘8英寸SiC衬底。2022年3月，其宣布将在美国伊斯顿大规模建设近30万平方英尺的工厂，以扩大6英寸和8英寸SiC衬底和外延晶片的生产。
罗姆于2009年收购德国SiC衬底和外延片供应商SiCrystal、在2015年展示了8英寸SiC衬底。在PowerUP Expo 2022上，罗姆半导体美国总裁Jay Barrus表示，他们将于2023年开始量产8英寸SiC衬底产品。
英飞凌在2020年9月宣布其8英寸SiC晶圆生产线已经建成。据悉，英飞凌同样计划在2023年左右开始量产8英寸衬底，2025年实现8英寸碳化硅器件的量产。
Soitec在2022年5月发布了首款8英寸碳化硅SmartSiC晶圆。产能方面，Soitec在2022年3月启动新晶圆厂建设计划，用于6英寸、8英寸SmartSiC晶圆制造，预计2023年下半年建成投产。
意法半导体在2019年收购了Norste公司，并将其更名为意法半导体碳化硅公司。2021年7月，意法半导体宣布瑞典北雪平工厂制造出首批8英寸SiC晶圆片。目前，意法半导体正积极推进碳化硅晶圆产线从6英寸向8英寸转型，预计2023年8英寸碳化硅晶圆即将量产。
安森美在2021年第3季度通过收购衬底供应商GTAT，顺利搭建了从碳化硅晶锭、衬底、器件生产到模块封装的垂直整合模式。产能方面，2022年8月，安森美位于新罕布什尔州哈德逊市的SiC工厂落成，建成之后碳化硅产能将同比增长五倍；2022年9月，安森美在捷克共和国罗兹诺夫扩建的碳化硅工厂落成，并将在未来两年内将其碳化硅晶圆产能提高16倍，进一步扩大晶圆和SiC EPI制造。
可以看到，目前实际上仅有Wolfspeed实现8英寸碳化硅量产，而大多数国际企业则将8英寸碳化硅衬底的量产节点定在2023年左右。
同时，SiC器件国际供应商逐渐补齐了衬底版图，比如意法半导体收购了Norstel、罗姆收购了SiCrystal、安森美收购了GTAT。SiC衬底成为兵家必争之地，产业链垂直整合的趋势也愈发明显。
追赶者：在2022年突飞猛进
相比之下，国内碳化硅产业起步较晚，在碳化硅衬底尺寸上也有所落后，属于“追赶者”的角色。
但在2022年，中国碳化硅衬底的研发仿佛被按下了“加速键”，多家企业在衬底尺寸上实现了突破。
烁科晶体方面在2020年10月便已完全掌握了4-6英寸衬底片“切、磨、抛”工艺，同时8英寸衬底片已经研发成功；2022年1月，烁科晶体实现8英寸N型碳化硅抛光片小批量生产。
天科合达在2020年开始开展8英寸导电型SiC单晶衬底的研发工作，目前已突破了8英寸晶体扩径生长和晶片加工等关键技术难题，并在2022年11月发布8英寸导电型SiC单晶衬底。天科合达还计划在2023年实现8英寸衬底产品的小规模量产。
科友半导体于2022年10月在6英寸碳化硅晶体厚度上实现40毫米的突破，后又在12月份宣布，其通过自主设计制造的电阻长晶炉产出直径超过8英寸的碳化硅单晶，晶体表面光滑无缺陷，最大直径超过204毫米。
天岳先进从籽晶入手，在粉料合成、热场设计、工艺固化、过程控制、加工检测等全流程实现技术自主可控。2020年，天岳先进启动了8英寸碳化硅衬底的研发，并在ICSCRM 2022上宣布成功研发了8英寸碳化硅衬底。目前，8英寸产品虽然未达到量产的程度，但项目研发进展顺利。
晶盛机电在2022年8月宣布首颗N型SiC晶体成功出炉。2023年2月4日，在晶盛机电6英寸双片式SiC碳化硅外延设备发布会上，晶盛机电介绍，公司已完成了6英寸到8英寸的扩径和质量迭代，实现8英寸抛光片的开发，晶片性能参数与6英寸晶片相当，今年二季度将实现小批量生产。
中科院物理所于2021年10月在自研的衬底上初步生长出了8英寸SiC晶体。来到2022年5月份，科研人员通过优化生长工艺，进一步解决了多型相变问题，持续改善晶体结晶质量，成功生长出了单一4H晶型的8英寸SiC晶体，晶坯厚度接近19.6mm，加工出厚度约2mm的8英寸SiC晶片。
此外，山东大学官网在2022年9月份也宣布，徐现刚教授团队在8英寸导电型碳化硅单晶衬底制备技术领域取得重要突破。据悉，团队与南砂晶圆半导体公司合作，采用物理气相传输法（PVT）扩径制备了8英寸导电型4H-SiC单晶，并加工成厚度520μm的8英寸4H-SiC衬底。
国内厂商存广阔替代空间
碳化硅是资金、人才、技术密集型行业。应用领域方面，得益于优异的能源转换效率，碳化硅在电动汽车、光伏、轨道交通、智能电网、家电等领域均有广泛应用前景。以电动汽车为例，据TrendForce集邦咨询调查与分析，随着越来越多车企开始在电驱系统中导入SiC技术，预估2026年车用SiC功率元件市场规模将攀升至39.4亿美元。
衬底环节制造难度大，而国内碳化硅产业起步较晚。但在政府的支持下，企事业单位、科研机构正潜心研发。
特别是在衬底尺寸上，可以看到，国际企业大多将8英寸碳化硅衬底的量产节点定在2023年左右，但中国企业也不遑多让，烁科晶体已实现小批量量产，而天科合达、晶盛机电也宣布将在2023年实现8英寸碳化硅衬底的小批量量产。
当然，“小批量量产”与“量产”是不同的，二者在良率、成本上有着本质的差别。但对比碳化硅衬底4英寸、6英寸时代而言，当下的差距已有了较大的进步：国际上，4英寸碳化硅衬底量产时间相比国内早10年以上；6英寸则大致早7年。
而一个明显的趋势是，从4英寸到6英寸，代差正在缩短。来到8英寸，差距犹存，但中国正在加速追赶。未来的碳化硅市场，中国必将占一席之地。（文：集邦化合物半导体 Winter）
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