中国碳化硅高性价比　拳打硅基、脚踢氮化镓？

摘自DT 黄女瑛 梓豪谈芯

中国大幅扩增的第三类半导体碳化硅（SiC）长晶产能将在2024年陆续开出，除携手国际整合元件厂（IDM），有望打破两国集团（G2）限制，也将开始挑战其他功率元件的市场空间，受威胁包括主流硅基（Si）的绝缘栅双极晶体管（IGBT）、以及同为第三类半导体的氮化镓（GaN）。

业者指出，中国SiC长晶扩产幅度大，新产能在2024年若有效产出，加总市占即从全球5%拉升至50%；再搭上主流IDM厂的元件、模块营销全球，中国将渐具拥料、拥天下的另类优势。

特别是SiC本身耐大电流、高电压等优势，从最大出海口的汽车产业，一路扩大应用到其他领域，这将陆续排挤Si的IGBT，及由3C快充头窜起萌芽的GaN产业。

这就象是目前中国以电动车「弯道超车」全球汽车产业的写照，一旦突破技术及量产瓶颈，就会加速放大优势来排挤主流燃油车，这也是自2023年起，中国电动车展现成本竞争优势的原因。

所以，在功率半导体领域，中国弯道超车大军就是第三类SiC、GaN等。一旦SiC有效突破长期痛点，就有机会依循电动车模式运作，届时主流Si功率半导体是否会像燃油车般成为功率元件厂的负担？

功率元件三大技术主流走势

对此，中美晶暨环球晶董事长徐秀兰认为，Si、SiC及GaN都有其不可取代性，不认为有谁将独大。当然，SiC料源产出的大幅改进，确实有利在各应用领域市占率的拉升。6吋战况可能如上述，但转眼8吋可能又迎来新变局。

而Si架构完整供应已多年，在性价比上最有优势，可应用的领域更广。至于GaN高频优势，除普及于3C快充头，在5G基地台、资料中心也受欢迎，就汽车领域来看，也可先从车外再向车内延伸。徐秀兰补充，中美晶集团最大的特色就是Si、SiC及GaN的材料均有供应，让客户依不同需求一站购足。

功率元件龙头英飞凌（Infineon）汽车部门总裁Peter Schiefer日前受《日经新闻》访问时指出，GaN适用于电动车充电时的车载充电器，SiC则适用于电动车的主逆变器，用SiC、GaN可提高产品效率，但所需费用高于Si。

配备800V大电池的车，若搭配SiC可提高能耗效率、延长行驶距离，而配小电池的车使用Si性价比较高。SiC虽比Si出色，但也不会舍弃Si，英飞凌的战略就是持续展开全方位的投资。

供应链业者补充，中国SiC料源因与国际IDM合作，有机会打破G2限制，进而供料全球。至于GaN，多年来中国也非常积极发展，只是2023年美商宜普（EPC）向美国联邦法院、美国国际贸易委员会（ITC）起诉中国GaN龙头英诺赛科专利侵权及损害赔偿，阻碍了英诺赛科及中系厂的国际营销大计。

除了军用的绝缘型SiC，各国对功率元件基本上没有太多限制，尤其功率元件占整个模块、系统的成本比重不大，又没有控制类或运算类芯片般的数据、资料外漏疑虑，且要求高阶半导体制程、进而引来各国贸易战及地缘政治等限制。因此，中国SiC的隔山打牛气势，是否能突破G2、冲击Si或GaN，一直是供应链讨论及观察的焦点。

中厂解决SiC材料痛点　打破中美G2限制？

中国SiC料源供给限制的突破，形同打通SiC产业长期发展的痛点，若加上国际整合元件厂（IDM）大幅采用，极可能就有效打破两国集团（G2）限制，即部分业者认定的「外溢效应」。

业者指出，2023年中系料源厂陆续与车用Tier 1供应商博世（Bosch）、IDM大厂英飞凌（Infineon）签约，还吸引SiC元件龙头意法半导体（STM）前往中国设厂，代表中系料源的质量受肯定。

其实，这类合作，有一层更深的意义是有机会打破G2或地缘政治的藩篱。即国际IDM厂高比例采用中系料源，来生产SiC元件或系统、再销往全球，并普及到车用、再生能源等产业。

随着中国代表性的几家SiC长晶厂包括山东天岳、天科合达、同光、烁科、三安等新扩产能陆续开出，市场预估，中国SiC料源掌控从2023年全球市占5%、到2024年可望达50%，料源供给结构可能出现大幅扭转。

当然，前题是扩充的产能均得以有效产出；不过，中国与其他区不同在于政府的支持力道大且持久，有效产出的时间及定义可能与其他国家不同。

供应链业者分析，规模经济使成本具竞争力，中国SiC极可能就有机会掌控天下SiC料源，吸引全球元件厂采购，形成另类「拥料即拥天下」。其实目前的太阳能多晶硅料、长晶及硅晶圆也如此，中国以成本竞争力逼退其他欧、美竞争对手，再一路精进技术，巩固全产业链的竞争优势。

即使美、欧厂商陆续用了贸易战工具来防堵中国的太阳能，其实成效亦有限。尤其课税的贸易壁垒，在中系产品发挥规模经济所创造的成本竞争力后，部分关税并无法阻碍它们的进口及发展。所以，2018年欧洲就取消对中国太阳能贸易壁垒，即使近年酝酿恢复、培养自制，也陷在亡羊补牢的困局中。

尤其各国产业仍得在整体产业利益上做权衡。即是各国企业都知道不可过度依赖中国太阳能产品，但是，未有明确可替代性产品出现，最终只能做更多妥协。

例如各国诸多太阳能系统安装商、希望能安装占总成本25%的模块，以创造最佳的投资报酬率，因此多为反对太阳能贸易战的一方，他们往往是各国政府考量妥协贸易战的关键，毕竟安装量影响到就业、减排的目标。

至于SiC较为特殊的是，军事用的半绝缘SiC已受到美国出口的管制，要追踪各国买家的用途。而上述商业用则多数属于SiC导电型。在中国SiC快速崛起后，可能自行掌控这2款SiC产品，军事用途方面可自给自足不再受限制，而商业用则可通行全球。

目前SiC最大的出海口以电动车为主，在Tesla的Model 3应用SiC超过5年实绩，正吸引全球车厂陆续将SiC引上车。据中媒研究，截至2023年底全球已知约有142款SiC车型，而中国仅乘用车就增加了45款，中国前十大车厂包括一汽、东风、上汽、广汽、北汽、长安、比亚迪等都在加强SiC布局。