發(fā)布時(shí)間：2019/10/14 15:46:09
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2019.10.14 來(lái)源：半導體行業(yè)觀(guān)察
過(guò)去多年 一直被詬病“價(jià)格過(guò)高”的碳化硅（SiC）終于正式進(jìn)入了增長(cháng)期。作為被寄予厚望的電動(dòng)汽車(chē)、第五代通信系統（5G）等應用的不可或缺的材料，碳化硅晶圓（Wafer）、采用了晶圓的芯片、高頻（RF）元件廠(chǎng)商（Device Maker）、生產(chǎn)設備廠(chǎng)商的業(yè)務(wù)都進(jìn)入了活躍期。
有預測指出，在2023年超過(guò)100億美元（約人民幣708億元）的功率半導體市場(chǎng)中，SiC占20億美元（約人民幣141.6億元）”.也有預測指出，在未來(lái)2-3年內，8英寸（直徑200mm）SiC晶圓將會(huì )“登場(chǎng)”，如果真的可以實(shí)現，現存的半導體工廠(chǎng)的量產(chǎn)將會(huì )更加容易，投資可能會(huì )更加活躍。在此我匯總了各家相關(guān)公司的動(dòng)態(tài)。
手握全球6成SiC晶圓的美國Cree（科銳）在今年5月宣布，考慮到未來(lái)汽車(chē)的電動(dòng)化、5G需求的擴大，公司未來(lái)5年將投資10億美元（約人民幣70.8億元）擴大SiC的產(chǎn)能，。與2016年7月-9月期間的產(chǎn)能相比，科銳2024年的SiC、GaN Device（GaN on SiC RF）、SiC晶圓的產(chǎn)能將分別最大擴大到30倍。
美國Cree（科銳）還公布說(shuō)，將要在被稱(chēng)為“North Fab”的新工廠(chǎng)投資4.5億美元（約人民幣31.86億元），增產(chǎn)SiC和GaN Device。同時(shí)籌備符合車(chē)載認定要求的生產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)，預計在2020年開(kāi)始生產(chǎn)。預計屆時(shí)6英寸（直徑150mm）的SiC晶圓產(chǎn)能將提高18倍（按晶圓面積計算），到2024年8英寸將會(huì )實(shí)現量產(chǎn)，產(chǎn)能將進(jìn)一步提高。
此外，他們對位于北卡羅萊納州的達勒姆總部的園區內的現有工廠(chǎng)投資4.5億美元（約人民幣31.86億元），作為其SiC晶圓的第一個(gè)“Mega Factory”，以增加SiC晶圓的產(chǎn)能。至于剩下的1億美金（約人民幣7.08億元），公司對其他相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行擴大投資。
Cree（科銳）曾在9月份明確表示，公司將要在紐約州的Marcy建設上文中提到的“North Fab”，并計劃通過(guò)8英寸SiC晶圓來(lái)量產(chǎn)功率半導體和RF Device，按照最初的計劃，符合車(chē)載認定標準的產(chǎn)線(xiàn)將在2022年開(kāi)始啟動(dòng)生產(chǎn)。
但是，Cree（科銳）在5月份曾表示，隨著(zhù)計劃的實(shí)際推行，公司得到了紐約州5億美元（約人民幣35.4億元）的補助金，為此他們決定把產(chǎn)能比原計劃提高25%。那就意味著(zhù)截止到2024年的投資計劃與之前的預測相比，節約了2.8億美元（約人民幣19.8億元），紐約州新工廠(chǎng)竣工后的最大面積為48萬(wàn)平方英尺，其中1/4是清潔間，未來(lái)將根據需求擴產(chǎn)。
如上所述，Cree（科銳）擴大的SiC產(chǎn)能除了用來(lái)生產(chǎn)自己公司的SiC & GaN Device之外，他們還與其他半導體廠(chǎng)商簽訂了持續數年之久的SiC晶圓的長(cháng)期供給合約。具體明細如下：
與美國ON Semiconductor（安森美）簽訂了8,500多萬(wàn)美元（約人民幣6.0億元）的合約（6英寸）、與意大利的ST Microelectronics（意法半導體）簽訂了2.2億美元（約人民幣15.6億元）的合約（6英寸）、與德國的英飛凌也簽訂了關(guān)于6英寸的合約，同時(shí)還與另一家非公開(kāi)的企業(yè)簽訂合約。
此外，Cree（科銳）在5月份還被大眾（VW）集團選定為SiC合作伙伴，公司不僅為VW供應SiC 元件，他們9月份還與美國大型Tier 1德?tīng)柛＃?/font>Delphi）公司簽訂了自2022年起供應用用于800V 變頻器（Inverter）的SiC-MOSFET的協(xié)議，同時(shí)也有其他汽車(chē)零部件相關(guān)廠(chǎng)商不斷向Cree（科銳）進(jìn)行咨詢(xún)。
ST Microelectronics（意法半導體）在9月份也公開(kāi)表示，公司為雷諾（Renault）、日產(chǎn)汽車(chē)、三菱汽車(chē)聯(lián)盟（Alliance）旗下的電動(dòng)汽車(chē)搭載的OBC(On-Board Charge, 即車(chē)載充電)提供SiC功率半導體。搭載了意法半導體的SiC產(chǎn)品的OBC預計在2021年開(kāi)始批量生產(chǎn)，此外，據說(shuō)意法半導體給雷諾（Renault）、日產(chǎn)汽車(chē)和三菱汽車(chē)聯(lián)盟（Alliance）提供標準的包含硅產(chǎn)品在內的相關(guān)元件（Component）。
關(guān)于SiC晶圓的供應商，除了Cree（科銳），還有美國的II-IV（Two Six）、美國Dow（陶氏集團）、羅姆旗下的德國Si Crystal等，中國的新興廠(chǎng)商也在逐步增多，據海外部某生產(chǎn)設備主管透露說(shuō)，“不僅僅是Cree（科銳），所有的廠(chǎng)商都在積極推進(jìn)增產(chǎn)”。
9月份，硅晶圓廠(chǎng)商（Silicon Wafer Maker）韓國SK Siltron以4.5億美元（約人民幣31.86億元）的價(jià)格從杜邦的子公司DuPont Electronics＆Imaging（E＆I）中收購了化合物解決方案（CSS）事業(yè)部，由于需要相關(guān)機關(guān)的批準，這單收購預計在2019年年末完成。杜邦表示，“CSS事業(yè)部有生產(chǎn)硅晶圓的最尖端技術(shù)，公司也在為電力電子元件（Power Electronics）市場(chǎng)供貨，但這并不是E&I的戰略性的優(yōu)先事項?？紤]到以上，我們認為SK Siltron是比較好的擁有者”!外界普遍認為，SK Siltron在繼硅晶圓之后，又在鞏固在SiC晶圓方面的地位，同時(shí)為應對貿易戰爭、力圖實(shí)現國產(chǎn)化。
此外，意法半導體在2月份公布，要收購瑞典SiC晶圓廠(chǎng)商Norstel的55%的股份，同時(shí)可選擇在某些條件下收購剩余的45%。Norstel作為瑞典Linköping大學(xué)的獨立企業(yè)（Spin Off Company）創(chuàng )立于2005年，從事開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)6英寸的SiC Bearing和外延晶圓。
此外，關(guān)于SiC晶圓方面，6月份GT Advanced Technologies（GTAT）與臺灣大型硅晶圓廠(chǎng)商GWC（環(huán)球晶圓）進(jìn)行合作，締結了長(cháng)期供給GTAT產(chǎn)的6英寸SiC晶圓、GWC進(jìn)行銷(xiāo)售的合約。
同時(shí)，在SiC晶圓上沉積高品質(zhì)的SiC薄膜的SiC 外延片相關(guān)的活動(dòng)也很活躍，特別是日本廠(chǎng)商尤其活躍。住友電工在2017年開(kāi)始量產(chǎn)了高質(zhì)量的Epitaxial Wafer（外延晶圓）“EpiEra”，提供的尺寸包括4英寸和6英寸。
此外，昭和電工也在提升產(chǎn)能。負責生產(chǎn)的秩父分公司的月產(chǎn)能在2014年9月已經(jīng)達到2,500片（用4英寸換算），2016年6月擴充到月產(chǎn)能3,000片。近年來(lái)為應對功率半導體的強勁需求，公司在2018年4月將產(chǎn)能從3,000片增加到5,000片，2018年9月又從5,000片增加到7,000片，2018年7月決定繼續增產(chǎn)——在2019年2月，昭和電工宣布將SiC產(chǎn)能從7,000片增加到9,000片。2019年8月又開(kāi)發(fā)了第二代的6英寸的高質(zhì)量SiC Epitaxial Wafer（外延晶圓）--“HGE-2G”。
SiC元件廠(chǎng)商方面，把SiC晶圓廠(chǎng)商Si Crystal并入旗下的羅姆也在擴大生產(chǎn)。羅姆對其子公司“羅姆·阿波羅筑后工廠(chǎng)”投資200多億日元（約人民幣13.4億元），建設用于量產(chǎn)SiC功率半導體的新廠(chǎng)房。根據預計，到2021年，公司將把SiC功率半導體的月產(chǎn)能提高到現在的3倍，即月產(chǎn)能1萬(wàn)2,000片，力求實(shí)現全球占比30%。羅姆已經(jīng)有把SiC功率半導體搭載到電動(dòng)汽車(chē)方面的經(jīng)驗，公司SiC功率半導體也畏懼全球TOP3以?xún)取?/font>
此外，在采用了SiC晶圓的GaN on SiC RF Device方面，住友電工集團旗下的住友電工Device Innovation（SEDI）正在增產(chǎn)用于5G的GaN 晶體管（Transistor）。
我們知道，在無(wú)線(xiàn)通信基站之間的放大器方面，如果頻段在4-40GHz的話(huà)，可以使用GaAs MMIC；3GHz以下的RRH（Remote Radio Head）的話(huà)，則需要按照標準搭載GaN 晶體管（Transistor），這就是近年來(lái)GaN 晶體管（Transistor）的需求逐步上升。另外，如果是5G通信的Sub 6（6GHz以下）的話(huà)，LDMOS無(wú)法對應、頻率較高的帶寬，因此現在GaN 晶體管（Transistor）占有70%以上的份額。
此外，現有的4G的基礎設施中GaN的占比也在逐步上升。4G方面，硅LDMOS的占比為80%，GaN的占比已經(jīng)提升到20%。
為了對應以上情況，住友電工Device Innovation（SEDI）正在擴大山梨事業(yè)所的4英寸的產(chǎn)線(xiàn)，如果把2017年的GaN 晶體管（Transistor）的產(chǎn)量看做1的話(huà)，2020年的生產(chǎn)將會(huì )是10，而且這一計劃正在被苦熬蘇推進(jìn)。
從晶圓的處理能力來(lái)看，2019年是2017年的2倍，2020年的計劃將會(huì )是2019年的3倍！不僅如此，公司還在2018年10月與SiC晶圓廠(chǎng)商之一的美國II-IV（Two Six）締結戰略性合約，雙方合作在美國II-IV（Two Six）的新澤西工廠(chǎng)設置6英寸的GaN專(zhuān)用的量產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)。計劃在2021年開(kāi)始量產(chǎn)，屆時(shí)作為GaN Device的基礎元素的SiC晶圓的需求應該也會(huì )增加。
5G雖然首先在Sub 6波段開(kāi)始了商業(yè)化，但預計在2022年-2023年，采用了被稱(chēng)為“5G+”的高頻（毫米波波段）設備將會(huì )普及。屆時(shí)，將需要比現在具有更高性能的GaN on SiC RF Device。
相關(guān)數據預測，在SiC晶圓上沉積SiC 外延的SiC Epitaxial生成設備的需求未來(lái)應該會(huì )增加。
作為獨樹(shù)一幟的大型設備廠(chǎng)商 ，德國Aixtron在今年9月宣布開(kāi)始銷(xiāo)售其SiC Epitaxial生成設備的新機型--“AIX G5 WW C”。據報道，這款產(chǎn)品已經(jīng)收到了好幾家客戶(hù)的訂單。關(guān)于這款新設備，是以Aixtron許多設備都有采用的“ Planetary Reactor Platform”為基礎，且具備最先進(jìn)的Cassette to Cassette Wafer 搬運系統（從框架盒到框架盒的晶圓搬運系統），把晶圓放入Cassette、高溫環(huán)境下晶圓的搬運等都是全自動(dòng)化。
據介紹，這個(gè)設備可以同時(shí)處理8個(gè)6英寸的晶圓，與以往機器相比，處理能力提高了2倍。愛(ài)思強的這個(gè)操作就是力求通過(guò)投入新設備，來(lái)擴大市場(chǎng)比例。
除了Aixtron（愛(ài)思強）之外，東京電子、NuFlare Technology, Inc.、意大利的LPE等也都是相關(guān)設備供應商，LPE最近也決定開(kāi)始進(jìn)軍日本市場(chǎng)。雖然預計未來(lái)的需求會(huì )增加，不過(guò)競爭應該也會(huì )很激烈。
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