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第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)起飛!誰(shuí)是下一個(gè)芯片霸主?

發(fā)布人:旺材芯片 時(shí)間:2022-01-09 來(lái)源:工程師 發(fā)布文章


 

在賽場(chǎng)上,選手總有老將、新秀之分,各有不同優(yōu)勢(shì)。競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的第三代半導(dǎo)體競(jìng)賽也不例外,老將們多是掌握元件設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)技術(shù)的IDM廠商,由歐美日企業(yè)三足鼎力;中國(guó)中國(guó)臺(tái)灣的新秀們則以產(chǎn)業(yè)分工、集團(tuán)打群架方式快速追趕中。 第三代半導(dǎo)體老將當(dāng)中,全球基板龍頭Wolfspeed主宰全球逾6成碳化硅(SiC)基板供應(yīng)量,并掌握整合元件設(shè)計(jì)制造能力,2021財(cái)年?duì)I收達(dá)5.256億美元。 Wolfspeed于1987年創(chuàng)立之初,就專注于碳化硅材料設(shè)計(jì)研發(fā),技術(shù)與專利布局遙遙領(lǐng)先。日本專利研究機(jī)構(gòu)Patent Result分析,Wolfspeed掌握碳化硅相關(guān)專利居全球之冠,其余依序?yàn)榱_姆半導(dǎo)體(ROHM)、住友電工(Sumitomo)、三菱電機(jī)(Mitsubishi)、電裝(DENSO)。
Wolfspeed主宰了全球?qū)⒔?成的碳化硅基板供應(yīng),Tesla于2018年推出的Model 3車款中所使用的碳化硅芯片,原料也來(lái)自Wolfspeed。 憑借著Wolfspeed在基板的獨(dú)大,美國(guó)成為全球碳化硅強(qiáng)國(guó),歐洲與日本則緊追在后,包括來(lái)自日本的全球第2大碳化硅晶圓供應(yīng)商羅姆半導(dǎo)體(ROHM)、德國(guó)車用半導(dǎo)體龍頭英飛凌(Infineon)、瑞士功率元件大廠意法半導(dǎo)體(ST),還有美國(guó)兩大射頻(RF)前端通訊龍頭思佳訊(Skywork)與科沃(Qorvo)等。 這些歐美日IDM大廠一手包辦研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造到封測(cè)等環(huán)節(jié),搭配各自汽車、工業(yè)與通訊領(lǐng)域應(yīng)用,以自有品牌銷售元件,在第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)場(chǎng)已站穩(wěn)位置。 相對(duì)國(guó)際IDM大廠布局逾30年,中國(guó)臺(tái)灣近10年左右才起步投入第三代半導(dǎo)體,屬于市場(chǎng)后進(jìn)者,產(chǎn)業(yè)發(fā)展樣貌也延續(xù)第一代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的專業(yè)分工形式,在基板、磊晶、IC設(shè)計(jì)與制造代工等環(huán)節(jié)各司其職。 從技術(shù)面來(lái)看,中國(guó)臺(tái)灣目前投入第三代半導(dǎo)體的主要玩家,多出自第一代、第二代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),包括臺(tái)積電、穩(wěn)懋、環(huán)球晶、嘉晶、漢磊、強(qiáng)茂、宏捷科和環(huán)宇-KY等,當(dāng)然也不乏橫空出世的選手,如盛新材料、鴻海。 此外,還有不少公司也積極搶進(jìn)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)。以中美晶最受矚目,其旗下環(huán)球晶已是中國(guó)臺(tái)灣最大碳化硅晶圓供應(yīng)商,中美晶也轉(zhuǎn)投資無(wú)線通信器材制造商宏捷科、功率元件廠朋程、藍(lán)寶石基板廠兆遠(yuǎn)等,完整布局上下游組成“虛擬IDM集團(tuán)”。 漢民集團(tuán)的實(shí)力也不容低估,以漢磊投控投資磊晶廠嘉晶、晶圓代工廠漢磊,也曾投資IC設(shè)計(jì)廠瀚薪,在第三代半導(dǎo)體的步局最早、也最完整。 自動(dòng)化設(shè)備大廠廣運(yùn)集團(tuán)則快速回應(yīng)市場(chǎng)趨勢(shì),與轉(zhuǎn)投資的太陽(yáng)能廠太極能源,于2020年合資成立碳化硅基板商盛新材料。 這兩年積極搶攻電動(dòng)車市場(chǎng)的鴻海集團(tuán),除了成立鴻揚(yáng)半導(dǎo)體、買下旺宏6吋廠投入碳化硅制造,旗下鴻海研究院也投入元件設(shè)計(jì)開發(fā)研究。
01技術(shù)尚未標(biāo)準(zhǔn)化,賽局正要開始 由于第三代半導(dǎo)體技術(shù)與材料仍在發(fā)展階段,因此研發(fā)制程亟需客戶反饋,以持續(xù)調(diào)整優(yōu)化。然而,往往想保住業(yè)務(wù)機(jī)密的客戶透露情報(bào)有限,導(dǎo)致中國(guó)臺(tái)灣廠商必須自行摸索,也彰顯出IDM廠商研發(fā)產(chǎn)制一條龍的優(yōu)勢(shì)。 環(huán)球晶董事長(zhǎng)徐秀蘭坦言,相對(duì)國(guó)際大廠,環(huán)球晶在第三代半導(dǎo)體發(fā)展還比較稚嫩,但客戶給的回饋愈快,愈能進(jìn)步。雖然集團(tuán)旗下公司各自獨(dú)立研發(fā),基板商須對(duì)客戶保持中立性,不過(guò)集團(tuán)內(nèi)公司相對(duì)還是較樂意回饋意見,有助于集團(tuán)成員加速彼此學(xué)習(xí)。如今第三代半導(dǎo)體仍是IDM廠的天下,但未來(lái)5~10年是否出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)分工,徐秀蘭認(rèn)為有可能,因?yàn)镮DM廠和客戶之間仍存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,一旦出現(xiàn)類似臺(tái)積電的大型獨(dú)立制造廠,或許就有許多IC設(shè)計(jì)商愿意下單。 聯(lián)電近日也宣布進(jìn)軍第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),并且與比利時(shí)微電子研究中心(IMEC)進(jìn)行技術(shù)研發(fā)合作,現(xiàn)正積極將相關(guān)技術(shù)朝平臺(tái)化發(fā)展,為IC設(shè)計(jì)業(yè)者提供標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)平臺(tái)。針對(duì)這項(xiàng)技術(shù)平臺(tái)的建立,聯(lián)電將會(huì)以提供功率、射頻元件方案為主,初期會(huì)以氮化鎵技術(shù)先行,待其技術(shù)發(fā)展成熟后,下一步才會(huì)朝碳化硅開始布局。目前氮化鎵技術(shù)平臺(tái)建置已逐漸成形,預(yù)期2022年將進(jìn)入Design in階段,取得客戶開發(fā)新品入場(chǎng)卷。率先提供的解決方案將以硅基氮化鎵為主,朝消費(fèi)性功率元件代工切入,提供6吋晶圓方案。 至于臺(tái)積電,工研院產(chǎn)科國(guó)際所研究總監(jiān)楊瑞臨指出,其硅基氮化鎵(GaN on Si)代工技術(shù)已獲功率元件龍頭納微半導(dǎo)體(Navitas)采用,臺(tái)積電也助其登上全球功率元件第一地位,這意味著中國(guó)臺(tái)灣能延續(xù)專業(yè)分工的制造優(yōu)勢(shì),在國(guó)際搶下一片天。 盡管如此,氮化鎵射頻通訊市場(chǎng)仍由射頻元件全球前兩大IDM廠思佳訊和Qorvo主導(dǎo),中國(guó)臺(tái)灣投入氮化鎵射頻元件生產(chǎn)多年的穩(wěn)懋,同是第二代半導(dǎo)體砷化鎵(GaAs)代工龍頭,與前者相比也只能算是新秀。 碳化硅代工大廠漢磊也認(rèn)為,IDM廠在車載領(lǐng)域有優(yōu)勢(shì),基于車載可信賴度及賠償層面考驗(yàn),IC設(shè)計(jì)業(yè)者與代工廠合作在綠能領(lǐng)域機(jī)會(huì)較大。 碳化硅市場(chǎng)仍在不斷轉(zhuǎn)變,相關(guān)應(yīng)用與設(shè)計(jì)框架也都尚未定型,老將未必就主導(dǎo)未來(lái),新秀仍有反轉(zhuǎn)既有老將市占版圖機(jī)會(huì),誰(shuí)輸誰(shuí)贏尚在未定之天。


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