本文来自微信公众号: 半导体产业纵横 ,作者:霄萌
最近,碳化硅(SiC)在半导体行业的存在感越来越强了。
作为宽禁带半导体材料,它在高电压、高温和高频开关条件下比传统硅具有更低的能量转换损耗,能够帮助电子系统提升效率,因而在新能源汽车、光伏、储能和工业电源等场景持续渗透。国信证券研报数据显示,2026年1—5月,国内新能源上险乘用车主驱模块中SiC MOSFET占比达到30.9%;同期,800V车型在新能源上险乘用车中的渗透率约为33%,其中碳化硅渗透率达到77%。除此之外,AI数据中心正在成为第二条需求曲线,随着机柜功耗向兆瓦级演进,传统供电架构的损耗与散热瓶颈日益凸显,碳化硅在高压直流供电和固态变压器等环节从可选走向必选。Yole Group预计,全球碳化硅功率器件市场到2031年将达到约110亿美元,新能源汽车、充电基础设施、光伏与储能,以及AI数据中心电源等应用将共同推动市场增长。
需求侧扩张的同时,产业竞争的重心也在向衬底成本和晶圆规格前移。2026年10月15日,英飞凌与Wolfspeed宣布扩大并延长碳化硅晶圆供应协议,将双方超过20年的合作从150mm规格延伸至200mm。
这份多年期协议,连接起两家公司的不同需求。我们也得以一叶知秋,窥见碳化硅行业的发展趋势。
01
英飞凌为什么需要200mm碳化硅晶圆
英飞凌推进200mm碳化硅制造,已经有了一段时间。
产线布局是其推进200mm制造的重要基础。2025年2月,英飞凌宣布,首批采用200mm碳化硅晶圆制造技术的产品开始向客户交付。这批产品在奥地利菲拉赫生产,主要面向可再生能源、铁路和电动汽车等高压应用。同时,公司位于马来西亚居林的生产基地也在推进从150mm晶圆向200mm晶圆的转换,新建的Module 3厂房计划根据市场需求逐步启动大规模生产。
此次与Wolfspeed扩大供应协议,正是为了支持这一转型。英飞凌在公告中明确表示,新的多年期协议将帮助公司推进200mm碳化硅制造,同时增强供应链韧性,并为未来业务增长提供更多灵活性。
晶圆尺寸升级最直观的优势,在于单片晶圆的面积增加。以150mm晶圆为参照,200mm晶圆的理论面积约为其1.78倍。在芯片尺寸和制造工艺等条件相近的情况下,更大的晶圆有望排布更多芯片,提高单片晶圆的潜在产出。英飞凌在相关公告中指出,200mm碳化硅晶圆能够增加单片晶圆的可用芯片面积,降低单位衬底成本,并改善整体制造效率。对于需要扩大功率器件产出的制造商来说,这些变化有助于提升规模化生产的经济性。
终端市场需求同样影响英飞凌的产线规划。碳化硅凭借高压、高效电能转换等特性,已应用于新能源汽车、可再生能源系统和工业驱动等领域。英飞凌近期也将AI数据中心电源基础设施列为碳化硅功率半导体的重要需求来源。随着应用领域拓展,制造商需要结合市场需求安排产品、产线和原材料供应,避免产能扩张与实际需求脱节。
在供应链方面,英飞凌强调采用多来源碳化硅衬底采购策略,以保持全球制造网络的供应灵活性和质量保障能力。与Wolfspeed扩大合作,可以为其200mm制造布局增加材料供应渠道,也有助于降低对单一来源的依赖。对于需要持续生产并向客户交付功率器件的企业而言,原材料供应的稳定性与制造能力同样重要。
02
扩产之后,Wolfspeed仍面临盈利考验
如果把这份长期供货协议看作一条连接产业链上下游的线,英飞凌执线一端,关注的是200mm碳化硅制造的推进和衬底供应保障,Wolfspeed站在另一端,希望借助这份合作,推动200mm材料产品进入大客户的长期供应体系,为承压中的材料业务争取潜在需求。
材料业务收入下滑,是Wolfspeed当前面临的突出问题之一。根据公司2026年8月公布的2026财年第四财季业绩,截至2026年6月28日的三个月内,Wolfspeed营收为1.496亿美元,低于上年同期的1.970亿美元。分产品来看,功率产品营收为1.063亿美元,上年同期为1.186亿美元;材料产品营收则从7840万美元降至4330万美元,降幅约45%。材料产品包括碳化硅裸晶圆、外延片等,与此次英飞凌采购协议涉及的业务直接相关。
Wolfspeed在2026财年年报中进一步阐述,材料产品收入下滑主要与客户调整衬底采购的时间和订单规模有关。由于终端市场需求偏弱,客户正在重新平衡库存和采购计划。同时碳化硅衬底供应增加,尤其是中国供应商带来的竞争,也持续给产品价格带来压力。公司披露,2026财年营收较上一财年下降约12%,材料业务收入减少是主要原因之一。
除营收下滑之外,毛利率仍为负值,也反映出制造成本压力尚未得到根本缓解。Wolfspeed 2026财年第四季度的GAAP毛利率为-25%,非GAAP毛利率为-20%。公司当季营收仍不足以覆盖营业成本。
产能利用不足,是影响毛利率的重要因素。随着北卡罗来纳州锡勒城材料制造设施逐步具备生产条件,Wolfspeed的材料制造能力得到扩充。但公司在达勒姆的材料工厂因终端需求疲软而降低生产负荷,需要调整生产安排以匹配市场需求。根据年报,这些因素增加了产能利用不足相关成本,公司预计,在市场需求达到或超过现有生产能力之前,这类成本仍将持续发生。
Wolfspeed在年报中表示,锡勒城设施和莫霍克谷晶圆厂的主要扩建项目已于2025财年末基本完成,此后公司的资本投入持续下降,并预计2027财年还将进一步减少。但扩建项目完成并不意味着经营压力随之结束。已有设施能否获得足够订单、产能利用率能否提高,以及材料产品价格能否保持竞争力,都会继续影响盈利表现。
对Wolfspeed而言,这项合作的意义,在于为其200mm碳化硅材料业务提供了一个新的突破口。英飞凌正在推进200mm碳化硅制造,相关衬底需求与Wolfspeed的材料业务形成了直接衔接。通过与下游制造商建立长期供货关系,Wolfspeed有机会进一步拓展200mm材料产品的应用,为后续业务发展争取更多空间。对于目前材料产品收入下滑、产能利用不足的Wolfspeed来说,这类合作也有助于提升市场对其200mm材料业务的关注度。
03
从150mm到200mm,有关碳化硅晶圆的“愿”与“愁”
英飞凌与Wolfspeed的这份协议,背后是全球碳化硅产业向大尺寸晶圆推进的趋势。
近两年,虽然进度各不相同,但200mm碳化硅晶圆正成为多家厂商推进的技术方向。除英飞凌外,博世于2026年4月推出第三代碳化硅芯片,并向全球汽车厂商提供样品,同时博世德国罗伊特林根工厂于2026年5月结束150mm碳化硅生产,完成该厂向200mm晶圆制造的转换。意法半导体也持续推进意大利卡塔尼亚200mm碳化硅园区建设,将其作为下一代功率半导体制造的重要布局。Coherent则已于2024年开始出货200mm碳化硅衬底及外延片。
对于各厂商而言,晶圆尺寸升级带来的优势主要体现在单片晶圆的产出潜力和制造经济性上。更大的晶圆面积也为提高生产效率、降低单位衬底成本提供了空间,进而推动了厂商的200mm碳化硅晶圆制造。
不过,从各家公开进展来看,200mm碳化硅晶圆还没有全面取代150mm,产业仍处于两种规格并行、逐步推进尺寸升级的阶段。
对厂商而言,如何将200mm从产品开发和工艺验证推向稳定量产,仍需要时间。
首先要解决的是大尺寸单晶生长问题。碳化硅衬底主要采用物理气相传输法(PVT)生长,原料在高温环境下升华,气相组分在籽晶表面重新结晶,逐步形成单晶晶锭。晶体直径扩大后,温度分布、热应力和气相传输等条件都需要重新调整,企业既要获得足够大的晶体,也要保证整个晶体的质量稳定。晶锭达到200mm的尺寸要求,还只是后续加工的起点。
其次,晶体缺陷是影响制造良率的重要因素。碳化硅单晶生长过程中可能出现微管、位错和层错等缺陷,部分缺陷会影响功率器件的击穿特性、漏电表现和长期可靠性。晶圆直径越大,需要控制和检测的材料区域也越大。企业需要掌握缺陷的密度、类型和分布,评估哪些区域能够用于后续芯片制造。
外延层质量同样会影响器件表现。碳化硅衬底加工完成后,通常还需要生长外延层,才能进入后续器件制造流程。外延层的厚度、掺杂浓度及其均匀性,都会影响器件的电学特性。如果晶圆不同区域的材料参数存在较大差异,器件制造的一致性和最终良率也可能受到影响。
除了晶体生长和缺陷控制,后续晶圆加工也需要适应尺寸变化。单晶晶锭形成后,还要经过定向、切片、研磨和抛光等工序,才能制成用于芯片制造的衬底。碳化硅硬度较高,加工过程中需要控制材料损耗、表面损伤和加工精度。晶圆扩大后,厚度、平整度、翘曲和表面粗糙度等指标都需要满足相应要求,否则可能影响后续外延生长和器件制造。
与此同时,新产线还需要经历设备调试、工艺优化和客户认证等阶段。如果产能利用率较低,厂房和设备折旧等固定制造成本就需要分摊到更少的合格芯片上,单位芯片成本也会相应上升。因此,厂商推进200mm制造,需要同时考虑晶圆质量、生产良率、产线利用率和客户需求,单纯扩大晶圆直径还不足以带来预期的经济效益。
04
国内碳化硅衬底企业,如何进入全球供应链
碳化硅晶圆向200mm的转型,给国产衬底供应商带来了新的机遇。国产厂商的机会来自英飞凌等器件制造商的多来源衬底采购策略,以及全球200mm制造转型带来的新增验证窗口。
对于海外功率半导体厂商来说,推进大尺寸晶圆制造,需要有能力持续提供相应规格的高质量衬底。国内企业经过多年技术积累,已经在6英寸(150mm)碳化硅衬底领域建立起规模化生产能力,并持续推进8英寸(200mm)碳化硅衬底的研发、量产和客户导入。
天岳先进是国内碳化硅衬底企业中较有代表性的一家。
根据相关研究数据,2025年,天岳先进在全球导电型碳化硅衬底市场的份额达到27.6%,位居全球第一,在全球200mm导电型碳化硅衬底市场,其份额达到51.3%。
从产品结构来看,200mm碳化硅衬底已经成为推动公司业务增长的重要组成部分,并且形成了实际收入贡献。公司2026年10月21日公布的第三季度报告显示,当季200mm碳化硅衬底收入占比超过50%,前三季度营业收入达到15.59亿元,同比增长40.22%。
天岳先进与英飞凌的合作,也提供了国内衬底企业参与国际功率半导体供应链的具体案例。
2023年5月,双方签订碳化硅晶圆和晶锭供应协议,第一阶段以150mm材料供应为主,同时涉及协助英飞凌向200mm碳化硅晶圆过渡。2026年9月30日,天岳先进又在英飞凌全球供应商大会上获得优秀供应商奖。天岳先进表示,获奖与其产品品质、稳定交付和技术响应能力有关。获奖和供货关系说明天岳进入了英飞凌的供应商体系,但不等于它参与了此次英飞凌与Wolfspeed的协议。
天科合达也在推进200mm碳化硅衬底布局。
其产品包括不同尺寸的导电型衬底,以及150mm和200mm导电型外延片。2023年,天科合达研发团队发表了200mm导电型4H-SiC单晶衬底制备与表征研究,介绍了通过物理气相传输法和扩径技术制备直径达到209mm的单晶,再经过切割、研磨和抛光加工成标准200mm衬底。
在产业化方面,天科合达于2024年启动北京碳化硅衬底产业化基地二期项目,规划建设面向200mm碳化硅衬底量产的生产线。2026年,公司继续推进二期项目相关建设工作。其200mm产品的量产规模、客户验证进度和批量交付状态,尚未见与天岳同等级别的公开收入披露。
对于国内衬底企业来说,进入海外功率器件厂商的供应链,需要满足多方面的要求。首先是晶圆质量,包括晶体缺陷、微管密度、电阻率均匀性、厚度和表面状态等指标。衬底质量会影响后续外延生长和器件制造,尤其是高压功率器件,对材料缺陷和一致性有较高要求。晶圆达到相应直径规格后,企业还需要保证整片晶圆的质量符合客户要求。
其次是批次一致性和持续交付能力。海外器件厂商在导入新的衬底供应商时,通常需要对材料进行表征,再开展外延生长、器件制造和可靠性验证,确认其能否适配现有工艺。单片样品达到指标,只能说明产品具备进一步验证的基础。供应商还需要在不同生产批次中保持稳定的质量表现,保证交付连续性,并及时响应客户在材料和工艺方面的需求。
客户验证也是扩大国际业务的重要环节。碳化硅衬底会进入客户既有的制造流程,新增供应商需要经过相应的质量评估和工艺验证,以确认材料变化是否影响外延质量、器件性能和生产良率。对于已经建立成熟供应体系的国际功率半导体厂商来说,供应商能否持续满足技术要求、稳定交付产品,会影响后续采购和合作安排。从样品验证走向长期供货,通常需要经过持续的测试与生产考核。
05
结语
英飞凌与Wolfspeed扩大并延长200mm碳化硅晶圆供应协议,映射出碳化硅产业向200mm晶圆升级的趋势。对于器件制造商来说,更大尺寸晶圆和多来源采购有助于推进制造转型。对于材料供应商来说,进入头部厂商的长期供应体系,则为业务发展提供了新的机会。不过,200mm能否真正带来成本优势,还要看制造良率、产能利用率和实际订单能否跟上,Wolfspeed此次合作的收入贡献也有待后续验证。
对于国内碳化硅衬底企业而言,全球厂商推进200mm制造打开了新的市场空间,但能否抓住机会,最终还要看产品质量、批次一致性、成本控制和稳定交付能力。随着大尺寸晶圆逐步导入,碳化硅产业的竞争将进一步深入材料与制造环节。谁能将技术进展转化为稳定的量产能力,谁就更有机会在全球功率半导体供应链中获得长期订单。
