萍水相逢何必曾相识--
26-05-22 09:06

三、碳化硅开拓两大市场

除了电源领域的颠覆性变革,先进封装和智能终端也为碳化硅材料开辟了巨大的新增量市场。

在先进封装领域,随着算力芯片功率不断上升,台积电的CoWoS封装面临严重的热管理与结构刚性难题。硅中间层已经面临热匹配瓶颈,且随着中间层尺寸不断变大,硅的结构刚性难以继续支撑。如果选择玻璃中间层,IBM的测试显示其逻辑芯片温度比硅中间层高约14摄氏度,原因在于玻璃的热导率较低。金刚石虽然热导率极高,但目前尚未有成熟的芯片制造工艺。相比之下,碳化硅在常见材料中表现十分突出。它的热导率为490 W/(mK),远高于硅的130 W/(mK)和蓝宝石、氮化镓等材质。它的莫氏硬度达到9.5,远高于硅的7,能提供优异的结构强度。带隙达到3.2eV,击穿场强达3.0 MV/cm。

根据集邦的判断,3D IC封装的碳化硅应用有两大方向,首先是散热载板,下一阶段则可能在硅中间层导入半绝缘型碳化硅。目前,台积电已经向部分企业提出较为明确的12英寸中介层碳化硅衬底需求,今年将开启交付,明年的需求预期量将翻倍增长。由于当前12英寸碳化硅衬底良率低,价格高达2万美元/片,但随着量产推进良率提升,预计远期价格有望降至3000美元。如果按照75%的CoWoS封装替换为碳化硅中间层来推演,到2030年将需要超过369万片12英寸碳化硅衬底,对应市场规模有望超过700亿元。

目前全球多家碳化硅企业已送样或配合推进这一进程。天岳先进在先进封装领域配合全球头部客户推进碳化硅的应用突破。

晶升股份已经陆续开始向数家主要客户交付12英寸长晶设备的样机,正对先进封装及AR眼镜等新兴应用的需求进行评估,并根据客户处的测试反馈在设备端进行调整改进。

晶盛机电成功建设了12英寸碳化硅衬底加工中试线,并基于下游应用向产业链客户进行送样验证。

三安光电在热沉散热领域生产的碳化硅衬底已向行业头部客户送样验证。

南砂晶圆已有头部人工智能芯片封装企业开始采用其12英寸衬底进行新一代产品的研发验证。

Wolfspeed也在与业内知名企业合作评估最佳可能的结果。

环球晶完成了12英寸碳化硅晶圆的原型开发并进入送样阶段。

永泉晶圆的12英寸产品已实现量产并出货国际客户,快速切入人工智能服务器与高性能计算所需的高导热散热材料供应链,被国际客户导入高端集成电路散热方案。

此外,台积电也在加强与碳化硅企业的协同,其日本3DIC研发中心处长暨首席研究员陈其贤已就任汉磊的新任董事。

在终端消费硬件方面,AR眼镜远期将为碳化硅贡献大量需求。碳化硅作为光学基底材料,折射率高达2.6至2.8,热导率极高且莫氏硬度达9至9.5,具备极强的耐磨与抗冲击能力,在满足大视场角、高亮度显示和微结构精度控制方面展现出突出潜力。2024年9月,Meta推出其首款AR眼镜Orion的原型机,基于碳化硅波导方案实现了约70度的视场角,是当时最广阔的视野范围,并最大限度抑制了彩虹纹等杂散光影响,优化了功率与能效表现。在材料对比中,碳化硅的折射率高于树脂和光学玻璃,热稳定性优异,加工工艺需采用干法刻蚀与光刻,虽然加工难度高,但非常适合中高端AR光波导模组。多方预计到2030年全球AI或AR眼镜出货量将超过6000万副,长期单独出货量将站上6000万副的高位。按照每片8英寸衬底切割4副眼镜、单片价格4000元推算,远期AR眼镜对碳化硅衬底的需求有望达到600亿元。

四、扩产潮拉动碳化硅需求

下游应用场景的快速蔓延,也直接刺激了全球大厂对产线建设的投入,从而带来上游设备和衬底的巨大机遇。根据不完全统计,从去年九月以来至今年一月,不到半年的时间里,全球各大厂商宣布扩产或新增的8英寸FAB线数量规划年产能就已高达243.4万片。这其中还不包含英飞凌、博世、安森美等未透露具体产能数字的全球头部厂家。

具体来看,EYEQ Lab在釜山举行了总部及8英寸生产设施落成仪式,从2026年起正式投入生产,初期目标为年产3万片。

三菱电机旗下的首座可生产碳化硅8英寸晶圆的工厂于10月1日举行竣工典礼,总投资约1000亿日元。

三安光电与意法半导体合资的安意法半导体8英寸外延、芯片项目一期一阶段在2025年11月通过竣工环保验收,全厂建成后年产车规级MOSFET芯片可达52万片。

芯联集成在互动平台表示其8寸MOSFET产线已经实现量产,产能达到2000片/月。

安森美获得欧盟委员会批准的4.5亿国家补贴,用于在捷克新建8英寸碳化硅工厂。

时代电气在2025年12月举行了晶圆线通线仪式,标志着国内又一条8英寸功率器件晶圆线进入量产,新增年产能36万片,总投资53亿元。

中瓷电子子公司国联万众的8英寸生产线于2025年10月完成通线并批量供货,产能预计达到5000片/月,规划年产能6万片。

意法半导体卡塔尼亚全产业链晶圆厂获得欧洲投资银行10亿欧元信贷支持,全面落成后年产能可达72万片。

士兰微在厦门海沧区的8英寸生产线于2026年1月正式通线,一期计划于2026年至2028年逐步实现产能爬坡,达产后形成年产42万片能力,二期投产后总产能将达72万片。

这波下游扩产潮对上游的拉动效应是极其明显的。以天岳先进2025年的数据为例,全行业2025年整体的8英寸衬底产量其实少于40万片。天岳先进2025年的总预估产量为69.04万片,其中8英寸营收占比约44%,折算其8英寸产量少于20万片,从而占据了全行业51.3%的市场份额。这意味着,仅近半年下游FAB线宣布的新增产能,就已经是2025年全行业8英寸衬底产量的7倍以上。如此巨大的供需缺口,将对上游衬底和长晶设备厂商带来直接的订单催化。

这一基本面反转的态势已经在各家核心标的一季度的财务指标与经营动向中得到了充分印证。衬底龙头天岳先进第一季度归母净利润环比改善达71%,毛利率大幅上升25个百分点,其导电型碳化硅衬底全球市场份额达到27.6%,登顶世界第一,8英寸产品市占率更达到51.3%,公司已与英飞凌、博世等知名巨头签订长期供应协议,全球前十大功率半导体企业超半数都是其客户。长晶炉核心企业晶升股份自2025年底起新增订单逐步恢复,2026年订单情况呈现好转趋势,近期已有批量订单陆续交付,其设备优化了温场控制与生长速率,尺寸覆盖6至12英寸,并已向中国台湾地区主流客户批量交付,拥有较高的市场占有率。

晶盛机电的碳化硅衬底材料业务已实现6-8英寸规模化量产与销售,成功获取主流客户批量订单,份额快速提升。三安光电旗下的湖南三安作为垂直整合平台,已拥有6英寸配套产能16000片/月、8英寸配套产能1000片/月。

在全球大厂中,三星电子晶圆代工业务近期已重启8英寸生产线的建设磋商,深入讨论设备导入规模。博世自2021年以来已交付超6000万颗芯片,中期计划将产能扩大至九位数规模,未来年产能有望达5亿颗。X-FAB在一季度碳化硅晶圆出货量达到1.43万片,同比增长195%,环比增长28%。安森美在一季度人工智能数据中心方面的碳化硅收入环比增长超30%,预计全年该业务营收同比翻倍。英飞凌也表示碳化硅在人工智能相关领域需求旺盛,将推动本财年整体碳化硅业务实现低双位数增长。Wolfspeed在5月5日披露的财报显示其人工智能数据中心应用业务环比增长约30%。

综合这些业务事实,碳化硅行业在2026年以前的持续下行、价格主要依赖车规市场定价的旧有印象已经被打破。在车规等传统电源需求到2030年有望增长4倍、达到340亿元的基础上,AI电力、AI硬件和AI终端分别带来了340亿元、740亿元和600亿元的全新增量。到2030年及以后,整体电源的衬底需求有望接近700亿元,实现近8倍的增长。未来碳化硅衬底市场规模有望增至2000亿元以上,整个行业正迎来全面价值重估的拐点。

发布于 山东