導(dǎo)體市場(chǎng)沖高回落，IDM模式賦能三代半一枝獨(dú)秀
導(dǎo)體市場(chǎng)沖高回落，IDM模式賦能三代半一枝獨(dú)秀
導(dǎo)語(yǔ)
9月，消費(fèi)類需求縮減，砍單頻繁，部分IC設(shè)計(jì)公司甚至削減了晶圓代工訂單量或下調(diào)產(chǎn)能，但歐美模擬芯片IDM（垂直整合制造）同步企業(yè)德州儀器、NXP、ST、ADI均表示汽車和工業(yè)需求依然強(qiáng)勁。
最近，Omdia《半導(dǎo)體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局追蹤（Competitive Landscape Tracker）》報(bào)告顯示，2022年第二季度半導(dǎo)體市場(chǎng)收入首次下滑，增長(zhǎng)進(jìn)一步疲軟。2022年第二季度半導(dǎo)體市場(chǎng)收入為1581億美元，相比2022年第一季度的1612億美元下降1.9%。在此之前，半導(dǎo)體行業(yè)已接連增長(zhǎng)8個(gè)季度，出現(xiàn)了有史以來(lái)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的連續(xù)增長(zhǎng)。
圖1：半導(dǎo)體總收入連續(xù)增長(zhǎng)
Omdia高級(jí)研究分析師Cliff Leimbach表示：“ 2022年第二季度半導(dǎo)體市場(chǎng)收入下降，使其成為Omdia跟蹤該市場(chǎng)20年來(lái)二季度表現(xiàn)中的倒數(shù)第三。出現(xiàn)季度營(yíng)收下滑之前，居家工作和網(wǎng)課等"宅經(jīng)濟(jì)"使需求出現(xiàn)了前所未有的增長(zhǎng)?？紤]到半導(dǎo)體市場(chǎng)的周期性，我們預(yù)計(jì)，經(jīng)過(guò)2022年剩余時(shí)間以及2023年上半年調(diào)整，半導(dǎo)體市場(chǎng)將回歸正常。”
2020年1月，F(xiàn)uture Horizons公司的首席執(zhí)行官和創(chuàng)始人Malcolm Penn曾說(shuō)：“對(duì)于那些神經(jīng)很強(qiáng)的人來(lái)說(shuō)，芯片看起來(lái)是一個(gè)不錯(cuò)的長(zhǎng)期選擇?！钡?，9月他預(yù)測(cè)，2022年全球芯片市場(chǎng)增長(zhǎng)率降低至4%，2023年將出現(xiàn)22%的萎縮。
目前，在缺芯嚴(yán)重的汽車賽道，2021年中國(guó)芯片自給率只有5%。SEMI預(yù)計(jì)，到2028年，全球汽車電子市場(chǎng)規(guī)模將突破4000億美元，這對(duì)受困于消費(fèi)電子市場(chǎng)下滑正在進(jìn)軍全球汽車電子市場(chǎng)的芯片廠商來(lái)說(shuō)是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。
特別是不能忽略一個(gè)高速增長(zhǎng)的賽道——電動(dòng)汽車帶來(lái)的功率半導(dǎo)體增長(zhǎng)，以碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體正在的逆勢(shì)而上。恰恰是需求殷切，今年以來(lái)，各路廠商競(jìng)相投資擴(kuò)大產(chǎn)能。
投資擴(kuò)產(chǎn)龍頭效應(yīng)顯現(xiàn)
10月初，歐洲建第一家碳化硅外延襯底制造工廠落戶西西里，IDM模式繼續(xù)深化。這家歐洲首次大規(guī)模生產(chǎn)6英寸制造設(shè)施由ST公司（意法半導(dǎo)體）建設(shè)，與ST現(xiàn)有的碳化硅器件制造設(shè)施位于一地，集成了生產(chǎn)流程中的所有步驟，未來(lái)將開(kāi)發(fā)8英寸晶圓生產(chǎn)?？ㄋ醽喒S預(yù)計(jì)將于2023年開(kāi)始生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部和商業(yè)供應(yīng)之間碳化硅襯底的平衡供應(yīng)。
圖2：ST卡塔尼亞創(chuàng)新基地
卡塔尼亞長(zhǎng)期以來(lái)一直是ST的重要?jiǎng)?chuàng)新基地，也是最大的碳化硅研發(fā)和制造運(yùn)營(yíng)基地，為開(kāi)發(fā)新的解決方案、生產(chǎn)更多更好的碳化硅器件做出了貢獻(xiàn)。
得益于歐盟的高瞻遠(yuǎn)矚，這項(xiàng)投資將完善ST乃至歐洲功率電子方面的生態(tài)系統(tǒng)，包括ST與不同利益相關(guān)者（大學(xué)、意大利國(guó)家研究委員會(huì)、設(shè)備和產(chǎn)品制造公司）之間的長(zhǎng)期成功合作，以及龐大的供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)，將加強(qiáng)卡塔尼亞作為碳化硅技術(shù)和進(jìn)一步增長(zhǎng)機(jī)會(huì)全球競(jìng)爭(zhēng)力中心的作用。
作為碳化硅業(yè)務(wù)垂直整合戰(zhàn)略的關(guān)鍵一步，ST碳化硅襯底制造工廠將支持其客戶在汽車和工業(yè)應(yīng)用中對(duì)碳化硅器件日益增長(zhǎng)的需求，為正在向電氣化過(guò)渡提供更高的效率。該項(xiàng)目也是推動(dòng)ST的碳化硅業(yè)務(wù)垂直整合戰(zhàn)略的關(guān)鍵一步。據(jù)悉，五年內(nèi)的7.3億歐元投資將由意大利國(guó)家復(fù)蘇和恢復(fù)計(jì)劃框架提供財(cái)政支持。
ST總裁兼首席執(zhí)行官Jean Marc Chery說(shuō)：“我們正在改變?nèi)蛑圃鞓I(yè)務(wù)，增加3億美元的制造能力，并大力關(guān)注寬禁帶半導(dǎo)體，以支持其20多億美元的收入雄心。我們正在卡塔尼亞擴(kuò)大業(yè)務(wù)，卡塔尼亞是我們的功率半導(dǎo)體專業(yè)知識(shí)的中心，我們已經(jīng)在那里集成了碳化硅的研究、開(kāi)發(fā)和制造，包括強(qiáng)大合作意大利研究實(shí)體、大學(xué)和供應(yīng)商，”他補(bǔ)充說(shuō)：“這一新設(shè)施將是我們?cè)谔蓟璐怪闭系年P(guān)鍵，隨著我們進(jìn)一步提高產(chǎn)量，支持汽車和工業(yè)客戶轉(zhuǎn)向電氣化和更高效率，這將加強(qiáng)我們的碳化硅襯底供應(yīng)?！?/p>
而在2022年3月，8英寸碳化硅制造龍頭企業(yè)Wolfspeed購(gòu)買AIXTRON外延設(shè)備，旨在推進(jìn)8英寸碳化硅產(chǎn)能爬坡。Wolfspeed將在其生產(chǎn)設(shè)施中采用AIXTRON的8英寸行星式反應(yīng)器（Planetary Reactor）技術(shù)，用于制造基于碳化硅的MOSFET和肖特基二極管功率器件。
圖3：AIXTRON的8英寸行星式反應(yīng)器
Aixtron的下一代8英寸碳化硅外延系統(tǒng)名為G10-SiC，其目標(biāo)是量產(chǎn)最新一代的碳化硅功率器件，也兼容6英寸碳化硅功率器件。這款高溫CVD系統(tǒng)最近剛剛在瑞士達(dá)沃斯國(guó)際碳化硅及相關(guān)材料會(huì)議（ICSCRM）上發(fā)布。
G10-SiC系統(tǒng)建立在成熟的G5 WW C 6英寸平臺(tái)之上，并提供9×150和6×8英寸的靈活雙晶圓尺寸配置。這一特性有助于碳化硅行業(yè)從6英寸直徑晶圓過(guò)渡到8英寸直徑。
新平臺(tái)圍繞Aixtron的自動(dòng)晶圓盒到盒裝載解決方案構(gòu)建，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫晶圓轉(zhuǎn)移。結(jié)合高增長(zhǎng)率工藝能力，G10-SiC可提供一流的晶圓產(chǎn)量和每平方米良率，有效利用半導(dǎo)體工廠中有限的潔凈室空間。
Aixtron G10-SiC支持多種器件結(jié)構(gòu)，包括單漂移層結(jié)構(gòu)和雙漂移層結(jié)構(gòu)，滿足嚴(yán)格的6英寸均勻性要求，即摻雜和厚度sigma值小于2%。自動(dòng)晶圓裝載可將顆粒缺陷的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，典型缺陷數(shù)＜0.02/cm2。
Aixtron碳化硅副總裁Frank Wischmeyer博士說(shuō)：“這是真正的新一代高性能系統(tǒng)。新的雙晶圓尺寸配置完全支持從今天的6英寸晶圓技術(shù)過(guò)渡，并保障了客戶對(duì)未來(lái)的投資。憑借迄今為止在這種外形尺寸下的最高吞吐量，它最大限度地提高了晶圓廠的生產(chǎn)力和性能，使之更快地提升?！?/p>
對(duì)此，Wolfspeed首席執(zhí)行官Gregg Lowe說(shuō)：“對(duì)于碳化硅解決方案的需求持續(xù)加速增長(zhǎng)，主要是由汽車、工業(yè)和能源應(yīng)用從硅技術(shù)轉(zhuǎn)向碳化硅技術(shù)所推動(dòng)。我們的繼續(xù)投資是為了提高產(chǎn)能并利用碳化硅的優(yōu)勢(shì)，為市場(chǎng)提供更大的供應(yīng)量?！?/p>
據(jù)了解，Wolfspeed目前正在推進(jìn)其位于美國(guó)紐約州莫霍克谷（Mohawk Valley）的自動(dòng)化8英寸碳化硅晶圓廠的建設(shè)與產(chǎn)能提升。
2022年4月，Wolfspeed莫霍克谷的全球首座8英寸碳化硅工廠盛大開(kāi)業(yè)，采用前沿技術(shù)助力推進(jìn)諸多產(chǎn)業(yè)從硅基產(chǎn)品向碳化硅半導(dǎo)體轉(zhuǎn)型。除了紐約州州長(zhǎng)Kathy Hochul蒞臨現(xiàn)場(chǎng)，重要汽車客戶Lucid Motors產(chǎn)品高級(jí)副總裁兼首席工程師Eric Bach也應(yīng)邀出席。兩家公司已簽訂多年碳化硅器件供應(yīng)協(xié)議。
Wolfspeed總裁兼首席執(zhí)行官Gregg Lowe表示：“莫霍克谷工廠的開(kāi)業(yè)將不僅僅在2022年為客戶帶來(lái)更多供應(yīng)，更將會(huì)支持我們長(zhǎng)期的競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>
圖4：Wolfspeed總裁兼首席執(zhí)行官Gregg Lowe
據(jù)介紹，這座全自動(dòng)新工廠是全球首座且最大的8英寸碳化硅工廠，具有毫不妥協(xié)的高品質(zhì)晶圓和更高良率，對(duì)于滿足Wolfspeed 200億美元銷售管道和全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求至關(guān)重要。其首批碳化硅器件已在4月開(kāi)始制造。
圖5：Wolfspeed的碳化硅器件
Gregg Lowe指出，碳化硅已經(jīng)成為許多最為快速增長(zhǎng)市場(chǎng)滿足“綠色復(fù)蘇”的重要催化劑，并助力雄心壯志的企業(yè)更好地達(dá)到雄心勃勃的碳排放要求。數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車、5G基礎(chǔ)設(shè)施、可再生能源和儲(chǔ)能系統(tǒng)、工業(yè)電機(jī)、暖通空調(diào)、以及所有其他需要采用半導(dǎo)體芯片的應(yīng)用，它們的能源效率都可以通過(guò)采用碳化硅來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。
他表示，碳化硅的需求正在快速增長(zhǎng)，并且遠(yuǎn)超預(yù)期。這很大一部分原因是由于電動(dòng)汽車市場(chǎng)爆發(fā)式增長(zhǎng)所帶動(dòng)的。采用碳化硅的電動(dòng)汽車可以支持更高電壓工作，提高功率密度，提升效率。這些優(yōu)勢(shì)，幫助汽車制造商們可以在更低成本的條件下實(shí)現(xiàn)更輕量和更寬敞的車型設(shè)計(jì)，與此同時(shí)還為消費(fèi)者帶來(lái)更長(zhǎng)的續(xù)航里程和更快的充電時(shí)間。電動(dòng)汽車只是碳化硅的應(yīng)用之一，但電動(dòng)汽車的全球年度銷售總量預(yù)計(jì)將會(huì)很快達(dá)到1000萬(wàn)輛。這是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，并且是碳化硅器件需求的風(fēng)向標(biāo)。
Wolfspeed承諾投資10億美元用于擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)，在紐約州這座晶圓工廠建設(shè)的同時(shí)，Wolfspeed在北卡羅來(lái)納州達(dá)勒姆的材料工廠也在推進(jìn)之中，這將在美國(guó)東海岸打造碳化硅走廊?！拔覀儗?duì)于業(yè)務(wù)的投入是友商們的近四倍，可以更好地滿足快速提升的客戶需求?！彼f(shuō)。
投資10億美元，莫霍克谷制造工廠占地面積達(dá)到了674,000平方英尺，并擁有150,000平方英尺的潔凈室。再加上達(dá)勒姆的運(yùn)營(yíng)擴(kuò)張，到2024年，碳化硅晶圓和器件產(chǎn)能將從2020年的水平提高30倍。
達(dá)勒姆工廠主要制造8英寸碳化硅晶圓，單片晶圓可制造芯片數(shù)量更多，有助于降低器件成本。該工廠一期建設(shè)預(yù)計(jì)將于2024年完成，成本預(yù)計(jì)13億美元。2024年后，公司還將根據(jù)需求擴(kuò)大額外產(chǎn)能，預(yù)計(jì)最終占地面積445英畝，建成超過(guò)100萬(wàn)平方英尺的工廠。
左手剝離右手買入
2022年3月，安森美（onsemi）CEO Hassane El-Khoury在接受采訪時(shí)表示：“未來(lái)汽車、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體基礎(chǔ)設(shè)施的需求越來(lái)越大，智能電源和智能感知技術(shù)是重要的賦能技術(shù)，汽車一直是安森美的重點(diǎn)戰(zhàn)略市場(chǎng)之一，這在2021年第4季度收入中的占比達(dá)35%，未來(lái)將加大投入以滿足需求?！?/p>
同時(shí)，安森美與Diodes Incorporated簽署一份最終協(xié)議，剝離在美國(guó)緬因州南波特蘭的8英寸模擬芯片晶圓廠。該工廠擁有85,000平方英尺的潔凈室，采用0.18μm至1.5μm工藝生產(chǎn)模擬CMOS、BCDMOS、雙極、SiC外延片。
此前的2月，安森美將比利時(shí)Oudenaarde的晶圓制造廠出售給BelGaN。后者計(jì)劃將原有6英寸晶圓廠改造成6英寸和8英寸的氮化鎵（GaN）代工廠，目標(biāo)市場(chǎng)包括汽車、移動(dòng)、工業(yè)和可再生能源市場(chǎng)。Oudenaarde工廠是2008年安森美從AMI收購(gòu)的，面積為44000平方米，工廠通過(guò)了車規(guī)級(jí)認(rèn)證，每月可生產(chǎn)19000片6英寸晶圓。工廠有4300平米的潔凈室空間，擁有大約250種前端制造設(shè)備，其中80%可轉(zhuǎn)換為8英寸線，基于0.35μm-2μm的低壓、中壓和高壓模擬CMOS和BCD技術(shù)。
之所以剝離一些“落后”產(chǎn)能，是因?yàn)榘采老Ｍ麑⒅鞴シ较蚍旁谌蛑圃炀W(wǎng)絡(luò)中更高效的晶圓廠，通過(guò)消除與已出售晶圓廠相關(guān)的固定成本和降低公司的制造單位成本來(lái)改善成本結(jié)構(gòu)。
2022年5月，安森美公布破紀(jì)錄的2022年第1季度業(yè)績(jī)，Hassane El-Khoury表示：“我們的重點(diǎn)戰(zhàn)略為利潤(rùn)率和增長(zhǎng)帶來(lái)了持續(xù)的成果，汽車和工業(yè)終端市場(chǎng)現(xiàn)在占我們收入的65%。我們的第1季度業(yè)績(jī)創(chuàng)歷史新高，收入同比增長(zhǎng)31%，毛利率增長(zhǎng)1,420個(gè)基點(diǎn)至破紀(jì)錄的49.4%，突顯了我們持續(xù)脫胎換骨的業(yè)務(wù)實(shí)力和產(chǎn)品價(jià)值?！?/p>
安森美自詡為目前世界上唯一提供從襯底到模塊的“端到端”碳化硅方案供應(yīng)商，包括碳化硅晶球生長(zhǎng)、襯底、外延、晶圓制造、同類最佳的集成模塊和分立封裝解決方案。
圖6：安森美的端到端碳化硅生產(chǎn)
安森美在碳化硅領(lǐng)域的領(lǐng)先地位基于生態(tài)系統(tǒng)的五大支柱。在2021年11月收購(gòu)GT Advanced Technologies（GTAT）之后，安森美成為了全整合碳化硅制造商——制造碳化硅晶錠，然后切割成晶圓，并在每個(gè)晶圓頂部添加外延層，使每個(gè)器件具有適合應(yīng)用的擊穿電壓和優(yōu)化的電阻特性。然后是使用碳化硅平面技術(shù)加工外延晶圓，隨后將裸芯封裝成標(biāo)準(zhǔn)的碳化硅分立器件或碳化硅模塊。安森美目前正從6英寸晶圓向8英寸晶圓遷移，對(duì)碳化硅生態(tài)系統(tǒng)的全面控制確保了對(duì)供應(yīng)鏈的控制，同時(shí)也提高了終端產(chǎn)品的可靠性和性能。
圖7：安森美碳化硅發(fā)展史
2022年8月，安森美位于新罕布什爾州哈德遜的碳化硅工廠的落成。該基地將使安森美到2022年底的碳化硅晶圓產(chǎn)能同比增加五倍。此擴(kuò)張使安森美完全控制了碳化硅制造供應(yīng)鏈，從粉末和石墨原料采購(gòu)到封裝好的碳化硅器件的交付。
安森美電源方案部執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理Simon Keeton說(shuō)：“我們的端到端垂直整合方案在供應(yīng)緊張的環(huán)境中是個(gè)引人注目的差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)襯底產(chǎn)能的增長(zhǎng)，我們已擴(kuò)展到第二座大樓，并計(jì)劃繼續(xù)提升，使我們自己的前沿尖端的碳化硅晶圓能為客戶產(chǎn)品所用?！?/p>
2022年9月，安森美在捷克共和國(guó)Roznov擴(kuò)建的碳化硅工廠落成。事實(shí)上，從2019年開(kāi)始，安森美就在原有硅拋光和外延晶圓及芯片生產(chǎn)基礎(chǔ)上，增加了碳化硅拋光晶圓和碳化硅外延晶圓生產(chǎn)。由于原來(lái)的場(chǎng)地滿足不了需求，去年開(kāi)始再建新廠房，以進(jìn)一步擴(kuò)大晶圓和碳化硅外延晶圓生產(chǎn)。據(jù)介紹，未來(lái)兩年，這一擴(kuò)建將使該基地的碳化硅產(chǎn)能提高16倍。到目前為止，安森美在該基地的投資已超過(guò)1.5億美元，并計(jì)劃在2023年前追加投資3億美元。
垂直整合生產(chǎn)體系的先驅(qū)
事實(shí)上，垂直整合制造早就是日企的經(jīng)營(yíng)模式，羅姆是這方面的典型代表，它叫“垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體系”。作為碳化硅領(lǐng)域的深耕者，羅姆從2000年就開(kāi)始相關(guān)研發(fā)工作，2009年收購(gòu)碳化硅襯底供應(yīng)商SiCrystal，2010年率先推出了商用碳化硅MOSFET，目前產(chǎn)品涵蓋碳化硅SBD、碳化硅MOSFET和全碳化硅模組，其中碳化硅SBD、碳化硅MOSFET可以裸芯片形式供貨。
2022年5月，羅姆集團(tuán)旗下SiCrystal迎來(lái)了成立25周年紀(jì)念日。該公司總部位于德國(guó)紐倫堡，通過(guò)25年的發(fā)展，目前已將業(yè)務(wù)范圍擴(kuò)大到全世界，關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于世界各地的電動(dòng)汽車中。
早在1997年，基于90年代初期埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)的研究，成立了SiCrystal AG，并開(kāi)始生產(chǎn)碳化硅晶圓。羅姆自2000年發(fā)現(xiàn)碳化硅半導(dǎo)體所帶來(lái)的巨大優(yōu)勢(shì)以來(lái)，一直在推動(dòng)SiC元器件的基礎(chǔ)研究。
雖然業(yè)內(nèi)對(duì)碳化硅半導(dǎo)體的優(yōu)異特性已有普遍認(rèn)知，但性能發(fā)揮和量產(chǎn)穩(wěn)定性一度成為瓶頸。2009年羅姆收購(gòu)SiCrystal，作為全資子公司將其遷至紐倫堡，羅姆也可以利用自有的生產(chǎn)體系完成從晶圓到元器件設(shè)計(jì)和封裝的所有工序，確保進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)體系所需的空間。正因?yàn)檫@一重要決定，使SiCrystal得以大規(guī)模生產(chǎn)功率電子領(lǐng)域用的晶圓。
圖8：羅姆的垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體系
2022年7月，已經(jīng)和羅姆開(kāi)展了十多年的合作的德國(guó)公司賽米控將羅姆的第4代碳化硅MOSFET用于賽米控的車規(guī)級(jí)功率模塊eMPack，開(kāi)啟了雙方合作的新征程。第4代碳化硅MOSFET不僅短路耐受時(shí)間比以往產(chǎn)品更長(zhǎng)，還實(shí)現(xiàn)了業(yè)界超低導(dǎo)通電阻，將其安裝在車載主機(jī)逆變器中，有助于電動(dòng)汽車延長(zhǎng)續(xù)航里程和減小電池尺寸。
羅姆的先進(jìn)碳化硅技術(shù)利用垂直統(tǒng)合型生產(chǎn)體系，能夠?yàn)榭蛻舴€(wěn)定供應(yīng)高品質(zhì)的節(jié)能產(chǎn)品。為滿足不斷增長(zhǎng)的需求，SiCrystal也在計(jì)劃大幅提高產(chǎn)能。
擴(kuò)大應(yīng)用端朋友圈，買買買
還有一類公司是以應(yīng)用端為主，開(kāi)發(fā)碳化硅功率器件和模塊，提供給最終客戶使用。英飛凌就是這樣的公司，它自1992開(kāi)始研究碳化硅，不斷地進(jìn)行技術(shù)打磨和沉淀，幫助新材料在新應(yīng)用中快速成長(zhǎng)。1998年，英飛凌在大批量硅功率生產(chǎn)線上進(jìn)行2英寸硅片技術(shù)整合；2001年全球首家推出碳化硅二極管，開(kāi)啟碳化硅器件商用；2015年實(shí)現(xiàn)了碳化硅從4英寸轉(zhuǎn)6英寸晶圓的生產(chǎn)；2017年，發(fā)布1200V碳化硅MOSFET；2018年收購(gòu)Siltectra獲得碳化硅晶圓冷切割技術(shù)；2019年發(fā)布1200V的車規(guī)級(jí)碳化硅MOSFET；2020年面向汽車行業(yè)公開(kāi)發(fā)售碳化硅HybridPACK? Drive模塊和1200V IPM碳化硅模塊；2022年投資超過(guò)20億歐元（約144億人民幣）擴(kuò)大碳化硅和氮化鎵產(chǎn)能。
值得一提的是，為了解決碳化硅晶體材料價(jià)格高、切割損耗大的問(wèn)題，2018年英飛凌收購(gòu)的德國(guó)初創(chuàng)公司Siltectra帶來(lái)了創(chuàng)新的冷切割技術(shù)（Cold Split），可有效處理晶體材料，并大幅減少材料損耗。
圖9：碳化硅晶圓冷切割工藝
英飛凌將采用該技術(shù)切割碳化硅晶圓，使晶圓產(chǎn)出雙倍的芯片數(shù)量，將有助于確保碳化硅產(chǎn)品的供應(yīng)，特別是長(zhǎng)期供應(yīng)。隨著時(shí)間的推移，冷切割技術(shù)可望進(jìn)一步應(yīng)用，例如晶錠分裂或用于碳化硅以外的材料。
為迎接碳化硅逆變器市將大爆發(fā)，近日，英飛凌與高意集團(tuán)（II-VI）簽署了一份多年期碳化硅（SiC）晶圓供應(yīng)協(xié)議。英飛凌稱，將以此進(jìn)一步拓寬碳化硅這一戰(zhàn)略性半導(dǎo)體材料的供應(yīng)渠道，并滿足該領(lǐng)域強(qiáng)勁增長(zhǎng)的客戶需求。該協(xié)議還將支持英飛凌的多源采購(gòu)戰(zhàn)略并提高公司的供應(yīng)鏈彈性。目前首批貨物已經(jīng)交付。能這么快交付當(dāng)然是當(dāng)前市場(chǎng)主流的6英寸碳化硅產(chǎn)品。雙方也將共同開(kāi)發(fā)過(guò)渡至8英寸產(chǎn)品。
事實(shí)上，近年來(lái)英飛凌一直在實(shí)施多源采購(gòu)戰(zhàn)略，差不多一年簽一家上游供應(yīng)商，節(jié)奏之快令他咋舌。目前，英飛凌的CoolSiC? 品牌已經(jīng)成為目前業(yè)內(nèi)最大的工業(yè)功率半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)品組合。英飛凌預(yù)計(jì)，在本世紀(jì)二十年代前期，該公司的碳化硅半導(dǎo)體銷售額將以超過(guò)60%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到本世紀(jì)二十年代中期將達(dá)到約10億美元。
圖10：II-VI碳化硅襯底和外延晶圓
高意集團(tuán)新風(fēng)險(xiǎn)投資和寬禁帶電子技術(shù)部執(zhí)行副總裁Sohail Khan表示：“英飛凌作為功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者是我們重要的合作伙伴。高意集團(tuán)高度專業(yè)化的產(chǎn)品正在幫助英飛凌為全球主要客戶提供創(chuàng)新的電子元器件。高意集團(tuán)的碳化硅材料符合工業(yè)和汽車應(yīng)用的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，有助于英飛凌開(kāi)發(fā)適合各種應(yīng)用的碳化硅器件。”
多重采購(gòu)戰(zhàn)略增加了供應(yīng)鏈彈性，行業(yè)分析表明，英飛凌與美國(guó)高意集團(tuán)簽署的多年供應(yīng)協(xié)議協(xié)議有助于支持英飛凌的多重采購(gòu)戰(zhàn)略，并增加其供應(yīng)鏈的彈性。除了光伏轉(zhuǎn)換器和工業(yè)電源之外，碳化硅的優(yōu)勢(shì)在電動(dòng)車領(lǐng)域也特別明顯，已被用于電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的主要逆變器、車載電池充電裝置和充電基礎(chǔ)設(shè)施。作為戰(zhàn)略合作伙伴，II-VI和英飛凌還將合作向8英寸碳化硅晶圓過(guò)渡。
早在2018年2月，英飛凌就與碳化硅巨頭科銳公司（Cree，2021年10月更名為Wolfspeed）簽署了一份碳化硅晶圓長(zhǎng)期供貨戰(zhàn)略協(xié)議，以此拓展其碳化硅產(chǎn)品范圍，滿足諸如光伏逆變器和電動(dòng)汽車等快速增長(zhǎng)市場(chǎng)的需求。
由于英飛凌已將其所有碳化硅晶圓生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為6英寸生產(chǎn)線，與科銳公司簽署的這份協(xié)議僅涉及這個(gè)尺寸的晶圓。換句話說(shuō)，6英寸碳化硅晶圓還是有點(diǎn)小，難以滿足未來(lái)市場(chǎng)的需求。問(wèn)題還在于，Wolfspeed也是碳化硅半導(dǎo)體器件市場(chǎng)的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者，滿足自己的材料需求是第一要?jiǎng)?wù)。
還有2020年11月，英飛凌與GT Advanced Technologies（GTAT）簽署的五年碳化硅晶錠供貨協(xié)議也是一個(gè)疑問(wèn)，當(dāng)時(shí)英飛凌工業(yè)功率控制事業(yè)部總裁Peter Wawer表示：“憑借我們現(xiàn)在簽訂的供應(yīng)協(xié)議，我們保證能夠以多樣化的供應(yīng)商基礎(chǔ)滿足客戶快速增長(zhǎng)的需求。GTAT的優(yōu)質(zhì)碳化硅晶錠將成為當(dāng)前和未來(lái)滿足一流標(biāo)準(zhǔn)的有競(jìng)爭(zhēng)力的碳化硅晶圓提供額外來(lái)源。”
但是，還不到一年，這家大幅虧損并破產(chǎn)的GTAT就被安森美收購(gòu)了。收購(gòu)后的GTAT到目前都沒(méi)有更多成功擴(kuò)產(chǎn)的消息，英飛凌手中的長(zhǎng)期供貨協(xié)議能不能拿到之前說(shuō)的產(chǎn)品也是個(gè)未知數(shù)。
圖11：GTAT碳化硅長(zhǎng)晶設(shè)備已在安森美名下
2021年5月，英飛凌與日本材料集團(tuán)昭和電工（Showa Denko）就碳化硅晶圓供應(yīng)達(dá)成為期兩年的供應(yīng)協(xié)議。英飛凌對(duì)年度最低購(gòu)買量作出了承諾，這使得昭和電工能夠?qū)ξ磥?lái)需求有更清晰的圖景，從而制定相應(yīng)的投資計(jì)劃，而英飛凌也通過(guò)確保供應(yīng)量解決了采購(gòu)方面可能面臨的問(wèn)題。
寫(xiě)在最后
未來(lái)幾年，隨著汽車碳化硅用量的增加，除了供應(yīng)鏈上游的整合，還有供貨方面的競(jìng)爭(zhēng)將愈演愈烈。反觀國(guó)內(nèi)三代半行業(yè)，真正在一家內(nèi)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈的公司仍然是鳳毛麟角，是不是應(yīng)該引起行業(yè)的足夠重視呢？
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