【#美方画的芯片大饼充不了自己的饥#】围绕美国总统拜登签署的《芯片与科学法案》，美国舆论近日纷纷表示不看好。《纽约时报》称，法案看起来雄心勃勃，但是恐怕很多年都难以见效。《华盛顿邮报》刊登印第安纳大学副教授丹兹曼的文章，质疑“芯片法案”是“昂贵的笨蛋”还是有效的创新催化剂。
这项长达上千页的法案为何广受质疑？因为从内容到目的都不单纯。它是之前《美国竞争法案》《无尽前沿法案》等多个法案的“公约数简版”，主要内容有三项：一是向半导体行业提供527亿美元的资金支持；二是为企业提供规模约240亿美元的25%投资税收抵免；三是拨款约2000亿美元重点支持人工智能、机器人、量子计算等前沿科技。通过这些，美国画出一张总额约2800亿美元的“大饼”，吸引企业在美国建厂，促使先进制程（低于28纳米）芯片制造业向美国集中，维护美国的科技霸权。
一些分析人士将这部法案称作“美国历史上重新支撑一个离岸行业作的最大努力”，这说出了美方大费周章“画大饼”的直接原因。行业数据显示，1990年美国在全球半导体制造业中占37%份额，到2020 年这一数字下降到 12%。眼看制造业外流远超预期，美国迫切希望挽回局面。在白宫发布的相关说明中，“芯片法案”的目的就包括降低成本、创造就业、加强供应链等。
外界还关注到，这部法案同时规定，获得美方补助的企业十年内不得与中国或其他“令美国担忧”的国家，进行任何“重大交易”以及投资先进制程芯片。这些所谓“护栏”条款以及直接点名中国，凸显了美国难以遏制的战略焦虑。
近年来，中国等部分国家在半导体制造业领域持续取得进展，引发了美国的不安。法案胁迫芯片企业选边站队，目的是给中国等国的半导体产业发展设置障碍，增强美国在芯片制造业的优势地位。这也是美方这部法案出台的更深层原因。
美国有发展自己的权利，但不能以阻止别人发展为代价。这种在冷战思维主导下的芯片产业保护政策，注定事与愿违。
首先，这部法案有“先天性硬伤”，因为它违背了产业发展规律。芯片产业高度全球化，遵循要素最优化配置和利润最大化回报的规律。美国一些人以为他们与芯片业回流之间只隔了一道补贴，事实上差的东西太多了，最主要的就是美国整体不具有比较竞争优势。与全球芯片市场动辄数百乃至上千亿美元的产值与利润相比，美国政府拿出520多亿美元补贴不具吸引力。而采用专向性产业补贴对抗市场规律，早被历史证明是徒劳的。
同时，该法案没有触及造成美国制造业外流的核心积弊。人们记得，2017年特朗普入主白宫时，富士康公司曾打算在美国亚利桑那州建立液晶面板厂，但到2020年特朗普输掉大选，该项目工厂还没有建成。主要原因在于美国缺乏现代先进制造业生存和发展的有利环境，特别是美国两党内斗、联邦政府与地方政府之间的扯皮，不是几百亿美元补贴就能够解决的。
此外，对非美国芯片企业来说，美方画的这张“大饼”更像是捕食者潜伏的大嘴。《芯片与科学法案》想整合盟友的芯片制造业到美国本土搞芯片供应链，以排除竞争对手。但实际上最先受到威胁的是三星等美国盟友的企业。想想上世纪80年代美国对日本半导体产业的打压、2013年至2014年对法国阿尔斯通公司的“肢解”，那些非美国芯片企业如果真被美方许诺吸引过去了，恐怕前途堪忧。
至于对竞争对手的打压，这个法案有一个假设前提，就是认为如果没有了相关的企业和技术，就几乎封死中国等其他国家半导体产业的升级之路。这种假设暴露了美式霸权的无知与幼稚。
据波士顿咨询公司等机构估计，如果华盛顿采取对华“技术硬脱钩”政策，可能会在短期内给中国制造麻烦，但美国半导体企业受损更大，预计将使它们丧失18%的全球市场份额和37%的收入，并减少1.5万个至4万个高技能工作岗位。
而从中美关系史来看，美方的打压有哪一次达到了目的？以太空探索为例，从《考克斯报告》到沃尔夫条款，美方千方百计想把中国排除在“太空俱乐部”之外。但今天在地球上空运行的“天宫”，就是美国类似图谋适得其反的最好证明。
政治干预违反市场规律，技术封锁背逆发展大势。时间将证明，美方给竞争对手使的绊子、在全球芯片产业链供应链埋下的雷、给世界芯片产业发展挖下的坑，最终都会反作用于它自身。（央视）
这项长达上千页的法案为何广受质疑？因为从内容到目的都不单纯。它是之前《美国竞争法案》《无尽前沿法案》等多个法案的“公约数简版”，主要内容有三项：一是向半导体行业提供527亿美元的资金支持；二是为企业提供规模约240亿美元的25%投资税收抵免；三是拨款约2000亿美元重点支持人工智能、机器人、量子计算等前沿科技。通过这些，美国画出一张总额约2800亿美元的“大饼”，吸引企业在美国建厂，促使先进制程（低于28纳米）芯片制造业向美国集中，维护美国的科技霸权。
一些分析人士将这部法案称作“美国历史上重新支撑一个离岸行业作的最大努力”，这说出了美方大费周章“画大饼”的直接原因。行业数据显示，1990年美国在全球半导体制造业中占37%份额，到2020 年这一数字下降到 12%。眼看制造业外流远超预期，美国迫切希望挽回局面。在白宫发布的相关说明中，“芯片法案”的目的就包括降低成本、创造就业、加强供应链等。
外界还关注到，这部法案同时规定，获得美方补助的企业十年内不得与中国或其他“令美国担忧”的国家，进行任何“重大交易”以及投资先进制程芯片。这些所谓“护栏”条款以及直接点名中国，凸显了美国难以遏制的战略焦虑。
近年来，中国等部分国家在半导体制造业领域持续取得进展，引发了美国的不安。法案胁迫芯片企业选边站队，目的是给中国等国的半导体产业发展设置障碍，增强美国在芯片制造业的优势地位。这也是美方这部法案出台的更深层原因。
美国有发展自己的权利，但不能以阻止别人发展为代价。这种在冷战思维主导下的芯片产业保护政策，注定事与愿违。
首先，这部法案有“先天性硬伤”，因为它违背了产业发展规律。芯片产业高度全球化，遵循要素最优化配置和利润最大化回报的规律。美国一些人以为他们与芯片业回流之间只隔了一道补贴，事实上差的东西太多了，最主要的就是美国整体不具有比较竞争优势。与全球芯片市场动辄数百乃至上千亿美元的产值与利润相比，美国政府拿出520多亿美元补贴不具吸引力。而采用专向性产业补贴对抗市场规律，早被历史证明是徒劳的。
同时，该法案没有触及造成美国制造业外流的核心积弊。人们记得，2017年特朗普入主白宫时，富士康公司曾打算在美国亚利桑那州建立液晶面板厂，但到2020年特朗普输掉大选，该项目工厂还没有建成。主要原因在于美国缺乏现代先进制造业生存和发展的有利环境，特别是美国两党内斗、联邦政府与地方政府之间的扯皮，不是几百亿美元补贴就能够解决的。
此外，对非美国芯片企业来说，美方画的这张“大饼”更像是捕食者潜伏的大嘴。《芯片与科学法案》想整合盟友的芯片制造业到美国本土搞芯片供应链，以排除竞争对手。但实际上最先受到威胁的是三星等美国盟友的企业。想想上世纪80年代美国对日本半导体产业的打压、2013年至2014年对法国阿尔斯通公司的“肢解”，那些非美国芯片企业如果真被美方许诺吸引过去了，恐怕前途堪忧。
至于对竞争对手的打压，这个法案有一个假设前提，就是认为如果没有了相关的企业和技术，就几乎封死中国等其他国家半导体产业的升级之路。这种假设暴露了美式霸权的无知与幼稚。
据波士顿咨询公司等机构估计，如果华盛顿采取对华“技术硬脱钩”政策，可能会在短期内给中国制造麻烦，但美国半导体企业受损更大，预计将使它们丧失18%的全球市场份额和37%的收入，并减少1.5万个至4万个高技能工作岗位。
而从中美关系史来看，美方的打压有哪一次达到了目的？以太空探索为例，从《考克斯报告》到沃尔夫条款，美方千方百计想把中国排除在“太空俱乐部”之外。但今天在地球上空运行的“天宫”，就是美国类似图谋适得其反的最好证明。
政治干预违反市场规律，技术封锁背逆发展大势。时间将证明，美方给竞争对手使的绊子、在全球芯片产业链供应链埋下的雷、给世界芯片产业发展挖下的坑，最终都会反作用于它自身。（央视）
【又一国产芯逆袭之门！特斯拉带飞，国内多位大佬谈碳化硅 如何跑得更快更远 - 原创 ZeR0 芯东西 2022-7-04 发表于北京】
碳化硅SiC的春天，终于来了！
“双碳”战略开启了新能源转换黄金时代，也开启了功率半导体发展的黄金时代。这一趋势下，拥有优越性能的碳化硅，正成为功率器件的宠儿。用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换，能极大提高能量转化效率，大概会降低75%以上的能量损耗。其经济效益毋庸置疑是巨大的。
这个被特斯拉带飞的第三代半导体材料，正迎来爆发式增长。国家政策也在大力扶持：“十四五”规划和二〇三五远景目标纲要，明确指出“支持碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”。
随着新能源汽车、人工智能、光伏风能发电、大数据、5G通信等一系列新应用领域的出现，以碳化硅为代表的第三代半导体正呈现蓬勃之势。
相比硅和砷化镓等半导体材料，在碳化硅等第三代半导体领域，我国与国际巨头之间的整体技术差距相对更小，更有希望实现换道超车，降低国际供应链的风险。
但与此同时，国内碳化硅产业链发展仍面临重重挑战，任重道远。当下国内碳化硅半导体的单晶材料、衬底、器件研发面临哪些核心痛点？接下来产业链发展还需怎样的助力？
在6月26日举行的“2022中国·南沙国际集成电路产业论坛”宽禁带半导体论坛上，山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授，广东芯粤能CTO相奇，中电化合物董事潘尧波，上海瞻芯电子CTO陈俭等专家发表主题演讲，分享了来自产业一线的观察和思考。
1. 碳化硅爆发式增长新能源汽车成主战场
碳化硅材料有半绝缘型和导电型两种衬底。半绝缘型主要应用于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域；导电型主要用于制造功率器件，用在以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域，这也是当前碳化硅的主赛道。
第一个吃螃蟹的是马斯克的特斯拉。特斯拉Model 3率先将意法（ST）的碳化硅MOSFET功率模块应用到负责控制电动机的主逆变器中，证明了碳化硅技术足够成熟，并具有显著优势。
上海瞻芯电子CTO陈俭将“特斯拉的Model 3”类比“2007年的iPhone 4”，这是他决心离开做了21年的硅、转向碳化硅行业的原因。他回忆道，2014~2015年的碳化硅模块，据称已经将功率提高10%、体积缩小57%、重量降低40%，而现在比当时做得还要好。
新能源汽车的爆发，引发了一波碳化硅的“上车潮”。
特斯拉、保时捷、比亚迪汉、现代等纷纷在上碳化硅，碳化硅逐渐成为了高端汽车的标配；国内小鹏、蔚来、理想等造车新势力，都已推出或宣布推出碳化硅模块；宇通客车、上汽、北汽也在做这方面的筹备工作，而且商用车领域更容易导入一些新技术。
据法国知名行业咨询机构Yole预测，2022年车用碳化硅器件占比达68.8%，到2025年碳化硅功率器件的市场规模有望增至25.62亿美元，复合年增长率约30%。碳化硅之所以适合做功率器件，根由在于其材料性能。
碳化硅的禁带宽度是硅的3倍，热导率是硅的3倍，电子饱和速率是硅的2倍，最重要的是临界击穿电场是硅的8-10倍。因此，碳化硅器件有耐高温、低导通电阻、开关速度快、耐高压等特点，使得碳化硅系统更小、更轻、能效更高、驱动力更强。
广东芯粤能CTO相奇分享了一组预测数据，到2030年，中国大陆年度用电总量将超过10.5万亿度，如果用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换，那么每年可以节约上万亿度的电，这一数目，相当于10个三峡大坝的年发电总量。
到2030年，新能源车的销售量将增长9倍，光伏的装机量将增长5倍，碳化硅将大有用武之地。再加上缺货浪潮的助推，如今进口材料供货紧俏、一再延期，倘若国内碳化硅材料供应商发力赶上，这将为国产材料的导入打开一个突破口。
2. 8英寸时代到来但量产还要等三四年
碳化硅产业链覆盖从最上游的碳化硅粉，到晶锭、衬底、外延，再到晶圆，以及封装后的单管和模块，最后到交付应用。这种半导体材料的历史，最早可追溯至1885年，瑞典科学家发明了碳化硅生长装置，将核心原材料沙子和木炭加热到1500℃左右，通过导电，引发自蔓延反应，得到碳化硅单晶。但此前因材料技术和设备的限制，碳化硅长期没有发展起来。山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授介绍说，碳化硅单晶的研究可以分为三个阶段：第一阶段是90年代光电应用，碳化硅作为衬底，成功应用在光电领域；第二阶段是微波电子，我国做的已经不比国外差；第三阶段是功率电子应用，希望上下游通力合作，在这方面赶超国外。经过30多年的研发，国内碳化硅研究已具备一定条件，可以为器件研发提供衬底材料。
碳化硅衬底正不断向大尺寸方向发展，衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯片成本越低。目前业内主要量产产品集中在4英寸及6英寸，并演化向8英寸。国外在十年前突破了6英寸衬底技术，在“十三五”期间攻克了8英寸衬底技术。国际行业龙头科锐今年成功将8英寸衬底导入量产，全球首条8英寸晶圆工厂已经通线，很快就要建第二个8英寸碳化硅器件生产厂。在产业化方面，国内碳化硅企业已完成4-6英寸的升级。徐现刚教授谈道，目前国内已有8英寸碳化硅，与国际差距在2~3年之内，这个差距会越来越小。国内4英寸碳化硅晶体在2010年出现，从2017年4英寸导电衬底开始批量销售，中间间隔7年时间；国内6英寸批量销售是2019年，从研发开始也用了三四年。
中电化合物董事潘尧波判断，4寸的量会越来越少，6寸是当前主流，8寸是发展趋势，8英寸如果今年出来，按以往时间周期推演，需要等到2025年、2026年才能导入量产。
在他看来，“8英寸时代到来”还面临一些挑战，包括籽晶依赖于扩径、晶体良率、晶体质量、8英寸衬底加工、成本、生态等方面的问题，希望产业上下游紧密协同来解决问题。据他分析，根据中国电子材料协会统计数据，目前国内碳化硅规划投资300亿元，规划年产能200万片。2020年全国碳化硅产量约11万片，其中还包括很大一部分4英寸产量。规划的产能存在一定水分，规划的投资量偏大，实际落地的投资量有衰减，所以规划产能大于落地产能。从产能到产量，涉及到良率、成本、设备问题，据其统计，目前国内的长晶炉超过3000台，但实际供货量很少，今年6英寸的量大概率能超10万片，不过离需求情况还有很大的差距。汽车对材料有非常高的可靠性要求，这就引申到材料质量需要更高的要求，国内很多材料还在验证中，能满足车规级要求的占比不高。因此潘尧波判断，碳化硅材料，特别是车规级材料，会长期偏紧。他建议8英寸的扩展可以适当慢一点，如果材料供应不及却投了大量设备，这些产能则会空置，将导致产生很多投资的成本。
3.国内产业链面临的外忧与内患
目前碳化硅材料和功率器件都主要由海外企业垄断。器件方面，五家头部企业来自欧洲、日本、美国，合计市占率约90%；材料方面的垄断更加集中，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ全面领先衬底市场，Wolfspeed和昭和电工两巨头几乎垄断外延片市场。国内碳化硅产业链则相对集中在长三角、京津冀和粤港澳大湾区。
相奇认为，国内碳化硅产业链面临着全面挑战：
1、碳化硅材料。
国内长晶技术和国际先进水平仍有距离，8英寸至少还需要2~3年才能追赶并突破，带动外延的发展。目前技术相对成熟，但设备还需要依赖于进口。
2、器件设计。
受限于制造工艺水平，材料优势没有被充分发挥，包括器件结构的优化创新，因为工艺能力的限制比较欠缺，生态也有待完善。
3、器件制造。
首先，衬底外延成本占比高，合资占比大概超过了50%；其次，器件良率受限于材料的缺陷及质量；其三，缺乏大规模的生产平台，过去碳化硅的规模相对较小，生产模式基本是实验室和小规模的小作坊模式；其四，专业设备还需要依赖于进口。
4、模组封装。
需找到更耐高温的封装材料，因为封装尺寸更小，散热及可靠性的要求更高。
5、汽车厂商。
问题是“缺芯”，尤其是“缺中国芯”。他总结道，国内碳化硅产业的强项是产业链较完整，弱项是现在成本还很高，尤其是在材料方面需要一些突破，其次是国产设备很少，专业设备还需依赖进口。我国的碳化硅产业链发展还需要平衡，才能与国外巨头进行竞争。
为什么碳化硅这么贵？
潘尧波解释说，碳化硅的成本很高，晶体存在质量、尺寸、厚度、良率、成本等痛点，且部分石墨依赖进口，供应紧张。碳化硅是硬脆材料，硬度仅次于金刚石，加工难度较大。
简单的衬底加工工序是从晶锭出来，做多线切割，做倒角，然后做研磨、CMP、清洗、检验，最后出货。其中切碳化硅，6英寸切一刀需要120小时左右，8英寸切一刀需要200小时左右，中间不能出任何差错，否则对切的质量会造成很大的影响。
相对于衬底，碳化硅外延技术门槛低一点，但也存在4个主要痛点：
1、进口外延设备交期长。
全球有4家进口主流供应商，国内主要采用的是3家，目前交期很长，有的甚至要60个月，即需五年时间。现在做碳化硅外延设备的有六七家，有的设备经过了批量销售，接下来国产化外延设备会进入产业主流。
2、外延的三个核心参数（缺陷、浓度、厚度）等检测设备依赖进口，交期长。目前国内缺陷领域有一家在demo过程中。
3、外延设备的单台产能低，每月仅300片左右，这个数量很低，可能会有新的设备和路线出来。
4、备件耗材寿命短，成本高。
外延过程经常要做保养，备件过程中会沉淀一些碳化硅颗粒，对碳化硅外延缺陷造成很大影响，所以备件耗材的生命比较短，一定程度上影响了碳化硅的产量。
在碳化硅器件方面，相奇分享了他观察到的一些趋势：
首先，沟槽MOSFET结构创新备受关注，已有多款沟槽器件产业化、商品化，且沟槽器件结构变化多端，创新空间变化也很大；
再者界面质量导致迁移率低，亟待技术突破，碳化硅器件的优势还没完全发挥出来，需利用新技术、新材料，提高界面质量和迁移率，提高可靠性。
除此之外，万伏千安智能电网需要超高压器件，所以超高压的MOSFET和超高压的IGBT也是器件研发的另一个方向。
有了大规模量产的平台、众多设计公司后，器件设计和制造生态系统则呼之欲出，从而提供一个桥梁，使得设计公司和量产平台能更好、更有效地合作。
4. “最根本的，是要做产业链的创新”
最后，陈俭分享了他看到的碳化硅产业潜力。
首先看定位。Yole数据显示，碳化硅从“三高”（高端、高频、高压）打入，慢慢蚕食硅IGBT市场。“我觉得这是「城市进入农村」的方式，做降维打击，成本做好，它是具有品牌效应的，这是势无可挡的应用。”陈俭说。
其次，上下游要协调好关系。下游车厂希望客户交货更快，现在有的周期要一年的时间，快则要6-7个月，太长了。
其三，价格要低，质量好，配合好。随叫随到是本土化优势，但质量还有待提高。上游会担心投资有没有希望、定价是否合理、付款方式好不好等问题。
至于上下游怎么协调？
陈俭认为，首先，下游需要明确的态度，要拓展应用，把市场做大，这是共赢之选；第二，上游要加大投资，给下游确保能供货且价格合理的信心；第三，有了技术，资金和人才才会加入。
在上游，现在SBD在充电桩领域的应用，市场不是红海了，是血海，卖的成本非常低，所以自己做器件、材料的厂商，要把碳化硅MOSFET的应用拓展起来。
只要有技术，碳化硅MOSFET做得好，市场还是很大的，SDB要区分于市场来做，价格要慢慢回归市场。技术进步需要时间，两三年之内很难做出很大的改善。
因此他们初步判断，大概在2024年前，衬底都是比较紧张的，外延则可能好一点，到2025年可能会缓解，但真正落实要到2026年，市场也可能会比预想得快，到时候又有一轮紧张。
在陈俭看来，最根本的，是要做产业链的创新，包括衬底技术、外延技术、Fab工艺、封装、碳化硅专用设备以及应用端的创新。
此外，他认为还需对创新者予以保护。首先做好专利布局；其次实现利益共享，定价机制要合理；第三，创新方要换位思考，要引入资金和推动标准建立；第四，尊重知识产权，抵制反授权，从法律层面保护创新者；第五，建立像IMEC一样的第三方合作开发平台。
5. 结语：碳化硅春天已至国产供应链迎新机遇
陈俭认为：碳化硅的春天来了，当前第三代半导体的碳化硅和氮化镓则比较火热，成长速度远超硅基功率器件。但还有很多挑战，要上下游共同共勉，以创新制胜，知识产权也要保驾护航。
徐现刚教授看来，碳化硅取得了新机遇，这么重要的材料，要降低国际供应链的风险性，对于进入国产和试用是非常好的机遇。
潘尧波亦判断：碳化硅产业处于成长期，在光伏、LED、硅产业等产业，新玩家会不断涌入，新技术会不断出现，这将给后来企业很多新机会。
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碳化硅SiC的春天，终于来了！
“双碳”战略开启了新能源转换黄金时代，也开启了功率半导体发展的黄金时代。这一趋势下，拥有优越性能的碳化硅，正成为功率器件的宠儿。用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换，能极大提高能量转化效率，大概会降低75%以上的能量损耗。其经济效益毋庸置疑是巨大的。
这个被特斯拉带飞的第三代半导体材料，正迎来爆发式增长。国家政策也在大力扶持：“十四五”规划和二〇三五远景目标纲要，明确指出“支持碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”。
随着新能源汽车、人工智能、光伏风能发电、大数据、5G通信等一系列新应用领域的出现，以碳化硅为代表的第三代半导体正呈现蓬勃之势。
相比硅和砷化镓等半导体材料，在碳化硅等第三代半导体领域，我国与国际巨头之间的整体技术差距相对更小，更有希望实现换道超车，降低国际供应链的风险。
但与此同时，国内碳化硅产业链发展仍面临重重挑战，任重道远。当下国内碳化硅半导体的单晶材料、衬底、器件研发面临哪些核心痛点？接下来产业链发展还需怎样的助力？
在6月26日举行的“2022中国·南沙国际集成电路产业论坛”宽禁带半导体论坛上，山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授，广东芯粤能CTO相奇，中电化合物董事潘尧波，上海瞻芯电子CTO陈俭等专家发表主题演讲，分享了来自产业一线的观察和思考。
1. 碳化硅爆发式增长新能源汽车成主战场
碳化硅材料有半绝缘型和导电型两种衬底。半绝缘型主要应用于以5G通信、国防军工、航空航天为代表的射频领域；导电型主要用于制造功率器件，用在以新能源汽车、“新基建”为代表的电力电子领域，这也是当前碳化硅的主赛道。
第一个吃螃蟹的是马斯克的特斯拉。特斯拉Model 3率先将意法（ST）的碳化硅MOSFET功率模块应用到负责控制电动机的主逆变器中，证明了碳化硅技术足够成熟，并具有显著优势。
上海瞻芯电子CTO陈俭将“特斯拉的Model 3”类比“2007年的iPhone 4”，这是他决心离开做了21年的硅、转向碳化硅行业的原因。他回忆道，2014~2015年的碳化硅模块，据称已经将功率提高10%、体积缩小57%、重量降低40%，而现在比当时做得还要好。
新能源汽车的爆发，引发了一波碳化硅的“上车潮”。
特斯拉、保时捷、比亚迪汉、现代等纷纷在上碳化硅，碳化硅逐渐成为了高端汽车的标配；国内小鹏、蔚来、理想等造车新势力，都已推出或宣布推出碳化硅模块；宇通客车、上汽、北汽也在做这方面的筹备工作，而且商用车领域更容易导入一些新技术。
据法国知名行业咨询机构Yole预测，2022年车用碳化硅器件占比达68.8%，到2025年碳化硅功率器件的市场规模有望增至25.62亿美元，复合年增长率约30%。碳化硅之所以适合做功率器件，根由在于其材料性能。
碳化硅的禁带宽度是硅的3倍，热导率是硅的3倍，电子饱和速率是硅的2倍，最重要的是临界击穿电场是硅的8-10倍。因此，碳化硅器件有耐高温、低导通电阻、开关速度快、耐高压等特点，使得碳化硅系统更小、更轻、能效更高、驱动力更强。
广东芯粤能CTO相奇分享了一组预测数据，到2030年，中国大陆年度用电总量将超过10.5万亿度，如果用碳化硅器件全面替代硅器件做能量转换，那么每年可以节约上万亿度的电，这一数目，相当于10个三峡大坝的年发电总量。
到2030年，新能源车的销售量将增长9倍，光伏的装机量将增长5倍，碳化硅将大有用武之地。再加上缺货浪潮的助推，如今进口材料供货紧俏、一再延期，倘若国内碳化硅材料供应商发力赶上，这将为国产材料的导入打开一个突破口。
2. 8英寸时代到来但量产还要等三四年
碳化硅产业链覆盖从最上游的碳化硅粉，到晶锭、衬底、外延，再到晶圆，以及封装后的单管和模块，最后到交付应用。这种半导体材料的历史，最早可追溯至1885年，瑞典科学家发明了碳化硅生长装置，将核心原材料沙子和木炭加热到1500℃左右，通过导电，引发自蔓延反应，得到碳化硅单晶。但此前因材料技术和设备的限制，碳化硅长期没有发展起来。山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆创始人兼首席科学家徐现刚教授介绍说，碳化硅单晶的研究可以分为三个阶段：第一阶段是90年代光电应用，碳化硅作为衬底，成功应用在光电领域；第二阶段是微波电子，我国做的已经不比国外差；第三阶段是功率电子应用，希望上下游通力合作，在这方面赶超国外。经过30多年的研发，国内碳化硅研究已具备一定条件，可以为器件研发提供衬底材料。
碳化硅衬底正不断向大尺寸方向发展，衬底尺寸越大，单位衬底可制造的芯片数量越多，单位芯片成本越低。目前业内主要量产产品集中在4英寸及6英寸，并演化向8英寸。国外在十年前突破了6英寸衬底技术，在“十三五”期间攻克了8英寸衬底技术。国际行业龙头科锐今年成功将8英寸衬底导入量产，全球首条8英寸晶圆工厂已经通线，很快就要建第二个8英寸碳化硅器件生产厂。在产业化方面，国内碳化硅企业已完成4-6英寸的升级。徐现刚教授谈道，目前国内已有8英寸碳化硅，与国际差距在2~3年之内，这个差距会越来越小。国内4英寸碳化硅晶体在2010年出现，从2017年4英寸导电衬底开始批量销售，中间间隔7年时间；国内6英寸批量销售是2019年，从研发开始也用了三四年。
中电化合物董事潘尧波判断，4寸的量会越来越少，6寸是当前主流，8寸是发展趋势，8英寸如果今年出来，按以往时间周期推演，需要等到2025年、2026年才能导入量产。
在他看来，“8英寸时代到来”还面临一些挑战，包括籽晶依赖于扩径、晶体良率、晶体质量、8英寸衬底加工、成本、生态等方面的问题，希望产业上下游紧密协同来解决问题。据他分析，根据中国电子材料协会统计数据，目前国内碳化硅规划投资300亿元，规划年产能200万片。2020年全国碳化硅产量约11万片，其中还包括很大一部分4英寸产量。规划的产能存在一定水分，规划的投资量偏大，实际落地的投资量有衰减，所以规划产能大于落地产能。从产能到产量，涉及到良率、成本、设备问题，据其统计，目前国内的长晶炉超过3000台，但实际供货量很少，今年6英寸的量大概率能超10万片，不过离需求情况还有很大的差距。汽车对材料有非常高的可靠性要求，这就引申到材料质量需要更高的要求，国内很多材料还在验证中，能满足车规级要求的占比不高。因此潘尧波判断，碳化硅材料，特别是车规级材料，会长期偏紧。他建议8英寸的扩展可以适当慢一点，如果材料供应不及却投了大量设备，这些产能则会空置，将导致产生很多投资的成本。
3.国内产业链面临的外忧与内患
目前碳化硅材料和功率器件都主要由海外企业垄断。器件方面，五家头部企业来自欧洲、日本、美国，合计市占率约90%；材料方面的垄断更加集中，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ全面领先衬底市场，Wolfspeed和昭和电工两巨头几乎垄断外延片市场。国内碳化硅产业链则相对集中在长三角、京津冀和粤港澳大湾区。
相奇认为，国内碳化硅产业链面临着全面挑战：
1、碳化硅材料。
国内长晶技术和国际先进水平仍有距离，8英寸至少还需要2~3年才能追赶并突破，带动外延的发展。目前技术相对成熟，但设备还需要依赖于进口。
2、器件设计。
受限于制造工艺水平，材料优势没有被充分发挥，包括器件结构的优化创新，因为工艺能力的限制比较欠缺，生态也有待完善。
3、器件制造。
首先，衬底外延成本占比高，合资占比大概超过了50%；其次，器件良率受限于材料的缺陷及质量；其三，缺乏大规模的生产平台，过去碳化硅的规模相对较小，生产模式基本是实验室和小规模的小作坊模式；其四，专业设备还需要依赖于进口。
4、模组封装。
需找到更耐高温的封装材料，因为封装尺寸更小，散热及可靠性的要求更高。
5、汽车厂商。
问题是“缺芯”，尤其是“缺中国芯”。他总结道，国内碳化硅产业的强项是产业链较完整，弱项是现在成本还很高，尤其是在材料方面需要一些突破，其次是国产设备很少，专业设备还需依赖进口。我国的碳化硅产业链发展还需要平衡，才能与国外巨头进行竞争。
为什么碳化硅这么贵？
潘尧波解释说，碳化硅的成本很高，晶体存在质量、尺寸、厚度、良率、成本等痛点，且部分石墨依赖进口，供应紧张。碳化硅是硬脆材料，硬度仅次于金刚石，加工难度较大。
简单的衬底加工工序是从晶锭出来，做多线切割，做倒角，然后做研磨、CMP、清洗、检验，最后出货。其中切碳化硅，6英寸切一刀需要120小时左右，8英寸切一刀需要200小时左右，中间不能出任何差错，否则对切的质量会造成很大的影响。
相对于衬底，碳化硅外延技术门槛低一点，但也存在4个主要痛点：
1、进口外延设备交期长。
全球有4家进口主流供应商，国内主要采用的是3家，目前交期很长，有的甚至要60个月，即需五年时间。现在做碳化硅外延设备的有六七家，有的设备经过了批量销售，接下来国产化外延设备会进入产业主流。
2、外延的三个核心参数（缺陷、浓度、厚度）等检测设备依赖进口，交期长。目前国内缺陷领域有一家在demo过程中。
3、外延设备的单台产能低，每月仅300片左右，这个数量很低，可能会有新的设备和路线出来。
4、备件耗材寿命短，成本高。
外延过程经常要做保养，备件过程中会沉淀一些碳化硅颗粒，对碳化硅外延缺陷造成很大影响，所以备件耗材的生命比较短，一定程度上影响了碳化硅的产量。
在碳化硅器件方面，相奇分享了他观察到的一些趋势：
首先，沟槽MOSFET结构创新备受关注，已有多款沟槽器件产业化、商品化，且沟槽器件结构变化多端，创新空间变化也很大；
再者界面质量导致迁移率低，亟待技术突破，碳化硅器件的优势还没完全发挥出来，需利用新技术、新材料，提高界面质量和迁移率，提高可靠性。
除此之外，万伏千安智能电网需要超高压器件，所以超高压的MOSFET和超高压的IGBT也是器件研发的另一个方向。
有了大规模量产的平台、众多设计公司后，器件设计和制造生态系统则呼之欲出，从而提供一个桥梁，使得设计公司和量产平台能更好、更有效地合作。
4. “最根本的，是要做产业链的创新”
最后，陈俭分享了他看到的碳化硅产业潜力。
首先看定位。Yole数据显示，碳化硅从“三高”（高端、高频、高压）打入，慢慢蚕食硅IGBT市场。“我觉得这是「城市进入农村」的方式，做降维打击，成本做好，它是具有品牌效应的，这是势无可挡的应用。”陈俭说。
其次，上下游要协调好关系。下游车厂希望客户交货更快，现在有的周期要一年的时间，快则要6-7个月，太长了。
其三，价格要低，质量好，配合好。随叫随到是本土化优势，但质量还有待提高。上游会担心投资有没有希望、定价是否合理、付款方式好不好等问题。
至于上下游怎么协调？
陈俭认为，首先，下游需要明确的态度，要拓展应用，把市场做大，这是共赢之选；第二，上游要加大投资，给下游确保能供货且价格合理的信心；第三，有了技术，资金和人才才会加入。
在上游，现在SBD在充电桩领域的应用，市场不是红海了，是血海，卖的成本非常低，所以自己做器件、材料的厂商，要把碳化硅MOSFET的应用拓展起来。
只要有技术，碳化硅MOSFET做得好，市场还是很大的，SDB要区分于市场来做，价格要慢慢回归市场。技术进步需要时间，两三年之内很难做出很大的改善。
因此他们初步判断，大概在2024年前，衬底都是比较紧张的，外延则可能好一点，到2025年可能会缓解，但真正落实要到2026年，市场也可能会比预想得快，到时候又有一轮紧张。
在陈俭看来，最根本的，是要做产业链的创新，包括衬底技术、外延技术、Fab工艺、封装、碳化硅专用设备以及应用端的创新。
此外，他认为还需对创新者予以保护。首先做好专利布局；其次实现利益共享，定价机制要合理；第三，创新方要换位思考，要引入资金和推动标准建立；第四，尊重知识产权，抵制反授权，从法律层面保护创新者；第五，建立像IMEC一样的第三方合作开发平台。
5. 结语：碳化硅春天已至国产供应链迎新机遇
陈俭认为：碳化硅的春天来了，当前第三代半导体的碳化硅和氮化镓则比较火热，成长速度远超硅基功率器件。但还有很多挑战，要上下游共同共勉，以创新制胜，知识产权也要保驾护航。
徐现刚教授看来，碳化硅取得了新机遇，这么重要的材料，要降低国际供应链的风险性，对于进入国产和试用是非常好的机遇。
潘尧波亦判断：碳化硅产业处于成长期，在光伏、LED、硅产业等产业，新玩家会不断涌入，新技术会不断出现，这将给后来企业很多新机会。
『又一国产芯逆袭之门！特斯拉带飞，国内多位大佬谈碳化硅』https://t.cn/A6SAXrmu
#米兜读书#《母乳主义》★★★★☆
书名中的“母乳”可以替换成“胎教”“早教”甚至“口罩”以及很多名词，它们共同指向一点：很多被我们冠以科学之名而普遍推行的人类行为，很大程度上是文化、信仰、商业、政治相互角力反复博弈之后的产物，而科学可能只是各方扯过来给自己的主张站台的遮羞布。书中还提到女权主义者与保守主义者在支持母乳上达成一致，这个悖论现象与如今中文社交网络的很多情形相似，价值观对立的两拨人在某个议题（包括女权）上合流甚至结伴，但很难说这样做不是在给其中一方自掘坟墓，就像支持母乳的女权主义者后来很大程度上丧失了不母乳的选择权。
阅读过程中反复会想，中国相应的情况如何？不知道。这也是国内社科研究和知识传播的尴尬，我们总是或者只能大谈特谈别国的情况，对最切实需要的本国认识却非常有限。本书谈到的很多美国问题跟我们实在搭不上边。
译文读着很顺畅，不过译者应该缺乏实证学科的学术训练，在专门呈现科学证据比较母乳是否优于配方奶粉的第三章，很多实验和统计学的术语和表述的译法是不地道的，个别句子表达不准确。
书名中的“母乳”可以替换成“胎教”“早教”甚至“口罩”以及很多名词，它们共同指向一点：很多被我们冠以科学之名而普遍推行的人类行为，很大程度上是文化、信仰、商业、政治相互角力反复博弈之后的产物，而科学可能只是各方扯过来给自己的主张站台的遮羞布。书中还提到女权主义者与保守主义者在支持母乳上达成一致，这个悖论现象与如今中文社交网络的很多情形相似，价值观对立的两拨人在某个议题（包括女权）上合流甚至结伴，但很难说这样做不是在给其中一方自掘坟墓，就像支持母乳的女权主义者后来很大程度上丧失了不母乳的选择权。
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译文读着很顺畅，不过译者应该缺乏实证学科的学术训练，在专门呈现科学证据比较母乳是否优于配方奶粉的第三章，很多实验和统计学的术语和表述的译法是不地道的，个别句子表达不准确。
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