【資訊】全球SiC晶圓競爭，進入白熱化

來源：半導體行業(yè)觀察

隨著英飛凌和 Wolfspeed 爭奪全球最大碳化硅晶圓廠的稱號，全球芯片制造商正在快速采取行動，確保碳化硅功率器件的供應。Onsemi 和 Rohm 也希望通過巨額預付款來提高 SiC 器件的產(chǎn)量，并且都在為晶圓廠供應晶圓達成交易。  

未來五年，英飛凌將在模塊三的第二建設階段對其位于馬來西亞居林的工廠投資高達 50 億歐元。該公司表示，這超出了 2022 年 2 月宣布的原始投資，并將創(chuàng)建世界上最大的 200 毫米碳化硅工廠。

計劃的擴張得到了客戶承諾的支持，其中包括汽車和工業(yè)應用領域約 50 億歐元的新設計勝利，以及法國施耐德電氣等客戶約 10 億歐元的預付款

與此同時，瑞薩電子本周確認已向 Wolfspeed 支付第一筆 10 億美元購買這些功率器件的費用，明年還將再支付 10 億美元。

根據(jù)之前的報道，瑞薩電子與美國 Wolfspeed 簽署了為期十年的協(xié)議，供應碳化硅裸片和外延 150 毫米晶圓，以擴大進軍功率器件市場的規(guī)模。

該交易價值高達 20 億美元，為瑞薩從 2025 年開始大規(guī)模生產(chǎn)用于工業(yè)和汽車應用的 SiC 功率半導體鋪平了道路。該公司最近宣布重啟甲府工廠以生產(chǎn) IGBT，并建立碳化硅工廠高崎工廠的生產(chǎn)線。

這筆 20 億美元的定金將用于支付 Wolfspeed 的建設項目，包括位于北卡羅來納州查塔姆縣的 John Palmour (JP) 碳化硅制造中心。這項為期十年的供應協(xié)議要求 Wolfspeed 在 2025 年向瑞薩電子提供 150 毫米碳化硅裸片和外延晶圓，強化了公司在全行業(yè)范圍內(nèi)從硅半導體功率器件過渡到碳化硅半導體功率器件的愿景。

該協(xié)議還預計一旦 JP 全面投入運營，將為瑞薩電子提供 200mm 碳化硅裸片和外延片。

英飛凌的投資將在本十年末帶來約 70 億歐元的年 SiC 收入潛力，加上計劃將 Villach 和 Kulim 工廠的 200mm 工廠轉(zhuǎn)換為 SiC 生產(chǎn)。其目標是在本十年末實現(xiàn) 30% 的市場份額目標。英飛凌有信心公司2025財年的SiC營收將提前實現(xiàn)10億歐元的目標。

英飛凌首席執(zhí)行官 Jochen Hanebeck 表示：“過去幾年，基于碳化硅的解決方案的使用出現(xiàn)了巨大增長?！?“隨著能源轉(zhuǎn)型持續(xù)加速，碳化硅市場也在緊隨其后，其發(fā)展速度明顯高于預期。我們希望利用這一發(fā)展并與我們的客戶一起推動脫碳，這些客戶向我們表明了他們的長期需求，在汽車和工業(yè)應用領域增加了超過 50 億歐元的設計獲勝量以及約 10 億歐元的相關預付款。” 

“這就是為什么我們決定大幅增加居林工廠的持續(xù)擴張。通過追加投資高達 50 億歐元，它將成為迄今為止世界上最大的 200 毫米 SiC 生產(chǎn)設施。”

這將與 Wolfspeed 位于紐約州莫霍克谷的全自動 200 毫米晶圓廠競爭，該工廠于 5 月份運行了第一批晶圓。該公司表示，該公司有 200 億美元的訂單，盡管兩家公司都沒有提供其晶圓廠的晶圓開工數(shù)量，以便進行直接比較。 

他表示，SiC 器件的溝槽架構對于英飛凌來說至關重要。

“碳化硅市場正在加速增長，不僅在汽車領域，而且在太陽能、儲能和大功率電動汽車充電等廣泛的工業(yè)應用領域也是如此。隨著居林的擴張，我們將確保我們在這個市場的領導地位?！?“我們正在利用我們在一流 SiC 溝槽技術、最廣泛的封裝產(chǎn)品組合和無與倫比的應用理解方面的競爭地位。這些因素是該行業(yè)的差異化和成功領域?！?/p>

英飛凌擁有六家采用該技術的汽車原始設備制造商客戶，其中三家來自中國?？蛻舭ǜＬ亍⑸掀推嫒?，以及SolarEdge和中國可再生能源領域三大領先的光伏和儲能系統(tǒng)公司。

施耐德電氣已就產(chǎn)能預留達成一致，包括基于硅和碳化硅的電力產(chǎn)品的預付款，更多細節(jié)將在不久的將來單獨發(fā)布。

Onsemi 已經(jīng)達成了價值超過 20 億美元的汽車和可再生能源應用設備的長期供應協(xié)議。這甚至包括一級供應商麥格納為其位于捷克共和國的工廠購買半導體設備，該工廠正在開發(fā)溝槽器件技術。

在半導體市場疲軟之際，客戶為 SiC 晶圓廠開發(fā)預付款極大地幫助了芯片制造商的現(xiàn)金流。這有助于電力行業(yè)避免其他市場的周期，并及時提高產(chǎn)能，以應對電動汽車和可再生能源應用（從太陽能發(fā)電場和風力渦輪機到電池儲能系統(tǒng)逆變器）的巨大增長。  

SiC火熱背后

Yole Intelligence 的分析顯示，當前SiC的火熱浪潮主要由逆變器以及電動汽車中的車載充電器和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器驅(qū)動的汽車市場，到 2022 年將占功率 SiC 市場份額的 70%，到 2028 年這一比例將增長至 74% 。

包括意法半導體、英飛凌科技、onsemi、Wolfspeed 和 Rohm在內(nèi)的主要 SiC 器件制造商一直忙于與主要 OEM 廠商建立設計雙贏的合作伙伴關系，這標志著主要 OEM 廠商和供應商對市場未來收入的預期。截至 2023 年，大多數(shù)電力電子廠商都有 SiC 業(yè)務，包括所有排名前 10 的公司。

尤其是onsemi，在與汽車制造商建立合作伙伴關系方面非常高效，近幾個月簽署了多項協(xié)議，包括與現(xiàn)代（韓國）、Zeekr（中國）、蔚來（中國）以及德國大眾和寶馬，短期內(nèi)宣布的產(chǎn)量較低。

但最近的公告并不僅僅與Design-in有關。雖然傳統(tǒng)上大部分活動都集中在晶圓級，但該行業(yè)現(xiàn)在正在整個生態(tài)系統(tǒng)中經(jīng)歷更多的合作伙伴關系，包括設備和系統(tǒng)級。隨著產(chǎn)能擴張的多次公告，碳化硅晶圓供應在未來幾年將不再是瓶頸。整個供應鏈的參與者正在建立關系，以鞏固他們在成熟市場中的地位。確保晶圓供應、尋求投資以擴大產(chǎn)能、驗證新技術或進入新市場等動機都發(fā)揮了作用。

Yole認為，對于后來進入市場的企業(yè)來說，確保供應仍然很重要。

過去十年中，功率 SiC 內(nèi)部合作伙伴關系的一個主要動機是確保材料供應，截至 2023 年，情況仍然如此。例如，5 月份，相干公司擴大了與三菱電機的合作伙伴關系，三菱電機為該公司提供了6 英寸晶圓廠，但目前正在建設一座 8 英寸晶圓廠，預計將于 2026 年竣工。

今年 7 月，瑞薩電子宣布有意通過與 Wolfspeed 長達 10 年的合作關系進入功率 SiC 市場。該交易包括瑞薩電子向 Wolfspeed 支付 20 億美元定金，以確保 150mm 和 200mm 碳化硅晶圓的供應，并支持Wolfspeed 的產(chǎn)能擴張計劃。

三菱和瑞薩是相對較晚的進入者，但最近的舉措代表了日本廠商在功率 SiC 市場中的增長，因為設備制造商對豐田和本田等日本原始設備制造商最近宣布計劃在其電動汽車中采用 SiC 做出了反應。

正如瑞薩電子對 Wolfspeed 的 20 億美元投資將有助于其雄心勃勃的產(chǎn)能擴張計劃一樣，最近的其他合作伙伴也看到一級供應商投資于設備制造商以確保供應。

這是由于一級供應商尋求隨著其在 SiC 供應鏈中的地位的發(fā)展而在制造業(yè)中建立未來的地位。目前，原始設備制造商將設計和制造委托給一級供應商的商業(yè)模式正在發(fā)生變化：越來越多的汽車廠商在電動汽車領域競爭，這意味著原始設備制造商必須快速創(chuàng)新并驗證其設計。特斯拉一直是建立集中式設計的先驅(qū)，原始設備制造商自己進行設計會更有效率。因此，一級供應商渴望在制造業(yè)中建立強大的未來地位，為此他們需要穩(wěn)定的供應渠道。設備制造商還可以通過為其產(chǎn)能擴張?zhí)峁┴攧罩С?，從這些關系中受益。

Wolfspeed 最近宣布與兩家一級供應商建立合作伙伴關系：2022 年 11 月與博格華納合作，博格華納將向 Wolfspeed 投資 5 億美元，以獲得高達 6.5 億美元的 SiC 器件年產(chǎn)能；并于 2023 年 2 月與采埃孚合作，采埃孚將投資數(shù)億美元支持 Wolfspeed 在歐洲的 8 英寸 SiC 工廠。

同樣，Tier 1 Vitesco 在 5 月份宣布與 Onsemi 簽訂為期 10 年的長期協(xié)議，價值 19 億美元。該交易包括向Onsemi投資2.5億美元，用于SiC晶圓和外延晶圓產(chǎn)能擴張。除了7月份宣布的LTA之外，麥格納還將向Onsemi投資4000萬美元。

設備供應商不僅關注擴大聯(lián)系和供應，還關注開發(fā)新技術和進入新市場。2022 年 12 月，意法半導體宣布與 Soitec 合作，驗證其 SmartSiC 技術在未來 8 英寸基板制造中的應用。通過此次合作，意法半導體計劃受益于進一步多元化的 SiC 晶圓采購，而 Soitec 則可以利用與市場領導者的合作來擴大生產(chǎn)規(guī)模。

2023年6月，意法半導體與三安光電合作，幫助提升其在中國的地位。兩家公司將在中國成立一家合資公司，專注于碳化硅器件制造。截至2023年，市場上8英寸SiC晶圓供應有限。因此，三安還宣布計劃新建一座8英寸SiC晶圓生產(chǎn)設施，以支持合資工廠的產(chǎn)能提升。這樣，意法半導體就可以在中國發(fā)展，同時只提供部分財務需求，從而大大降低了風險。同時，三安還可以通過與全球領先的SiC廠商合作，進一步加快SiC制造的發(fā)展。

近幾個月大量的合作、協(xié)作和收購預示著未來功率碳化硅行業(yè)的前景非常光明。但隨著主要設備廠商都采取重大舉措，試圖各自占據(jù)重要的市場份額，一些廠商將比其他廠商贏得更多。

由于來自硅 IGBT 等其他材料的競爭仍然存在，而且巨額產(chǎn)能擴張投資造成現(xiàn)金流問題，風險肯定存在，但高風險也意味著高回報的潛力