【資訊】全球SiC晶圓競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)入白熱化

來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀(guān)察

隨著英飛凌和 Wolfspeed 爭(zhēng)奪全球最大碳化硅晶圓廠(chǎng)的稱(chēng)號(hào)，全球芯片制造商正在快速采取行動(dòng)，確保碳化硅功率器件的供應(yīng)。Onsemi 和 Rohm 也希望通過(guò)巨額預(yù)付款來(lái)提高 SiC 器件的產(chǎn)量，并且都在為晶圓廠(chǎng)供應(yīng)晶圓達(dá)成交易。  

未來(lái)五年，英飛凌將在模塊三的第二建設(shè)階段對(duì)其位于馬來(lái)西亞居林的工廠(chǎng)投資高達(dá) 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(chǎng)。

計(jì)劃的擴(kuò)張得到了客戶(hù)承諾的支持，其中包括汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域約 50 億歐元的新設(shè)計(jì)勝利，以及法國(guó)施耐德電氣等客戶(hù)約 10 億歐元的預(yù)付款

與此同時(shí)，瑞薩電子本周確認(rèn)已向 Wolfspeed 支付第一筆 10 億美元購(gòu)買(mǎi)這些功率器件的費(fèi)用，明年還將再支付 10 億美元。

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

該交易價(jià)值高達(dá) 20 億美元，為瑞薩從 2025 年開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)用于工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用的 SiC 功率半導(dǎo)體鋪平了道路。該公司最近宣布重啟甲府工廠(chǎng)以生產(chǎn) IGBT，并建立碳化硅工廠(chǎng)高崎工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)。

這筆 20 億美元的定金將用于支付 Wolfspeed 的建設(shè)項(xiàng)目，包括位于北卡羅來(lái)納州查塔姆縣的 John Palmour (JP) 碳化硅制造中心。這項(xiàng)為期十年的供應(yīng)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(qiáng)化了公司在全行業(yè)范圍內(nèi)從硅半導(dǎo)體功率器件過(guò)渡到碳化硅半導(dǎo)體功率器件的愿景。

該協(xié)議還預(yù)計(jì)一旦 JP 全面投入運(yùn)營(yíng)，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(lái)約 70 億歐元的年 SiC 收入潛力，加上計(jì)劃將 Villach 和 Kulim 工廠(chǎng)的 200mm 工廠(chǎng)轉(zhuǎn)換為 SiC 生產(chǎn)。其目標(biāo)是在本十年末實(shí)現(xiàn) 30% 的市場(chǎng)份額目標(biāo)。英飛凌有信心公司2025財(cái)年的SiC營(yíng)收將提前實(shí)現(xiàn)10億歐元的目標(biāo)。

英飛凌首席執(zhí)行官 Jochen Hanebeck 表示：“過(guò)去幾年，基于碳化硅的解決方案的使用出現(xiàn)了巨大增長(zhǎng)。” “隨著能源轉(zhuǎn)型持續(xù)加速，碳化硅市場(chǎng)也在緊隨其后，其發(fā)展速度明顯高于預(yù)期。我們希望利用這一發(fā)展并與我們的客戶(hù)一起推動(dòng)脫碳，這些客戶(hù)向我們表明了他們的長(zhǎng)期需求，在汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域增加了超過(guò) 50 億歐元的設(shè)計(jì)獲勝量以及約 10 億歐元的相關(guān)預(yù)付款?！?nbsp;

“這就是為什么我們決定大幅增加居林工廠(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)張。通過(guò)追加投資高達(dá) 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(shè)施?！?/p>

這將與 Wolfspeed 位于紐約州莫霍克谷的全自動(dòng) 200 毫米晶圓廠(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，該工廠(chǎng)于 5 月份運(yùn)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(méi)有提供其晶圓廠(chǎng)的晶圓開(kāi)工數(shù)量，以便進(jìn)行直接比較。 

他表示，SiC 器件的溝槽架構(gòu)對(duì)于英飛凌來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

“碳化硅市場(chǎng)正在加速增長(zhǎng)，不僅在汽車(chē)領(lǐng)域，而且在太陽(yáng)能、儲(chǔ)能和大功率電動(dòng)汽車(chē)充電等廣泛的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域也是如此。隨著居林的擴(kuò)張，我們將確保我們?cè)谶@個(gè)市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。” “我們正在利用我們?cè)谝涣?SiC 溝槽技術(shù)、最廣泛的封裝產(chǎn)品組合和無(wú)與倫比的應(yīng)用理解方面的競(jìng)爭(zhēng)地位。這些因素是該行業(yè)的差異化和成功領(lǐng)域?！?/p>

英飛凌擁有六家采用該技術(shù)的汽車(chē)原始設(shè)備制造商客戶(hù)，其中三家來(lái)自中國(guó)?？蛻?hù)包括福特、上汽和奇瑞，以及SolarEdge和中國(guó)可再生能源領(lǐng)域三大領(lǐng)先的光伏和儲(chǔ)能系統(tǒng)公司。

施耐德電氣已就產(chǎn)能預(yù)留達(dá)成一致，包括基于硅和碳化硅的電力產(chǎn)品的預(yù)付款，更多細(xì)節(jié)將在不久的將來(lái)單獨(dú)發(fā)布。

Onsemi 已經(jīng)達(dá)成了價(jià)值超過(guò) 20 億美元的汽車(chē)和可再生能源應(yīng)用設(shè)備的長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議。這甚至包括一級(jí)供應(yīng)商麥格納為其位于捷克共和國(guó)的工廠(chǎng)購(gòu)買(mǎi)半導(dǎo)體設(shè)備，該工廠(chǎng)正在開(kāi)發(fā)溝槽器件技術(shù)。

在半導(dǎo)體市場(chǎng)疲軟之際，客戶(hù)為 SiC 晶圓廠(chǎng)開(kāi)發(fā)預(yù)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(chǎng)的周期，并及時(shí)提高產(chǎn)能，以應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源應(yīng)用（從太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)和風(fēng)力渦輪機(jī)到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)逆變器）的巨大增長(zhǎng)。  

SiC火熱背后

Yole Intelligence 的分析顯示，當(dāng)前SiC的火熱浪潮主要由逆變器以及電動(dòng)汽車(chē)中的車(chē)載充電器和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)市場(chǎng)，到 2022 年將占功率 SiC 市場(chǎng)份額的 70%，到 2028 年這一比例將增長(zhǎng)至 74% 。

包括意法半導(dǎo)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(chǎng)商建立設(shè)計(jì)雙贏(yíng)的合作伙伴關(guān)系，這標(biāo)志著主要 OEM 廠(chǎng)商和供應(yīng)商對(duì)市場(chǎng)未來(lái)收入的預(yù)期。截至 2023 年，大多數(shù)電力電子廠(chǎng)商都有 SiC 業(yè)務(wù)，包括所有排名前 10 的公司。

尤其是onsemi，在與汽車(chē)制造商建立合作伙伴關(guān)系方面非常高效，近幾個(gè)月簽署了多項(xiàng)協(xié)議，包括與現(xiàn)代（韓國(guó)）、Zeekr（中國(guó)）、蔚來(lái)（中國(guó)）以及德國(guó)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(guān)。雖然傳統(tǒng)上大部分活動(dòng)都集中在晶圓級(jí)，但該行業(yè)現(xiàn)在正在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中經(jīng)歷更多的合作伙伴關(guān)系，包括設(shè)備和系統(tǒng)級(jí)。隨著產(chǎn)能擴(kuò)張的多次公告，碳化硅晶圓供應(yīng)在未來(lái)幾年將不再是瓶頸。整個(gè)供應(yīng)鏈的參與者正在建立關(guān)系，以鞏固他們?cè)诔墒焓袌?chǎng)中的地位。確保晶圓供應(yīng)、尋求投資以擴(kuò)大產(chǎn)能、驗(yàn)證新技術(shù)或進(jìn)入新市場(chǎng)等動(dòng)機(jī)都發(fā)揮了作用。

Yole認(rèn)為，對(duì)于后來(lái)進(jìn)入市場(chǎng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，確保供應(yīng)仍然很重要。

過(guò)去十年中，功率 SiC 內(nèi)部合作伙伴關(guān)系的一個(gè)主要?jiǎng)訖C(jī)是確保材料供應(yīng)，截至 2023 年，情況仍然如此。例如，5 月份，相干公司擴(kuò)大了與三菱電機(jī)的合作伙伴關(guān)系，三菱電機(jī)為該公司提供了6 英寸晶圓廠(chǎng)，但目前正在建設(shè)一座 8 英寸晶圓廠(chǎng)，預(yù)計(jì)將于 2026 年竣工。

今年 7 月，瑞薩電子宣布有意通過(guò)與 Wolfspeed 長(zhǎng)達(dá) 10 年的合作關(guān)系進(jìn)入功率 SiC 市場(chǎng)。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(yīng)，并支持Wolfspeed 的產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃。

三菱和瑞薩是相對(duì)較晚的進(jìn)入者，但最近的舉措代表了日本廠(chǎng)商在功率 SiC 市場(chǎng)中的增長(zhǎng)，因?yàn)樵O(shè)備制造商對(duì)豐田和本田等日本原始設(shè)備制造商最近宣布計(jì)劃在其電動(dòng)汽車(chē)中采用 SiC 做出了反應(yīng)。

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

這是由于一級(jí)供應(yīng)商尋求隨著其在 SiC 供應(yīng)鏈中的地位的發(fā)展而在制造業(yè)中建立未來(lái)的地位。目前，原始設(shè)備制造商將設(shè)計(jì)和制造委托給一級(jí)供應(yīng)商的商業(yè)模式正在發(fā)生變化：越來(lái)越多的汽車(chē)廠(chǎng)商在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，這意味著原始設(shè)備制造商必須快速創(chuàng)新并驗(yàn)證其設(shè)計(jì)。特斯拉一直是建立集中式設(shè)計(jì)的先驅(qū)，原始設(shè)備制造商自己進(jìn)行設(shè)計(jì)會(huì)更有效率。因此，一級(jí)供應(yīng)商渴望在制造業(yè)中建立強(qiáng)大的未來(lái)地位，為此他們需要穩(wěn)定的供應(yīng)渠道。設(shè)備制造商還可以通過(guò)為其產(chǎn)能擴(kuò)張?zhí)峁┴?cái)務(wù)支持，從這些關(guān)系中受益。

Wolfspeed 最近宣布與兩家一級(jí)供應(yīng)商建立合作伙伴關(guān)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(dá) 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(chǎng)。

同樣，Tier 1 Vitesco 在 5 月份宣布與 Onsemi 簽訂為期 10 年的長(zhǎng)期協(xié)議，價(jià)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(kuò)張。除了7月份宣布的LTA之外，麥格納還將向Onsemi投資4000萬(wàn)美元。

設(shè)備供應(yīng)商不僅關(guān)注擴(kuò)大聯(lián)系和供應(yīng)，還關(guān)注開(kāi)發(fā)新技術(shù)和進(jìn)入新市場(chǎng)。2022 年 12 月，意法半導(dǎo)體宣布與 Soitec 合作，驗(yàn)證其 SmartSiC 技術(shù)在未來(lái) 8 英寸基板制造中的應(yīng)用。通過(guò)此次合作，意法半導(dǎo)體計(jì)劃受益于進(jìn)一步多元化的 SiC 晶圓采購(gòu)，而 Soitec 則可以利用與市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的合作來(lái)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

2023年6月，意法半導(dǎo)體與三安光電合作，幫助提升其在中國(guó)的地位。兩家公司將在中國(guó)成立一家合資公司，專(zhuān)注于碳化硅器件制造。截至2023年，市場(chǎng)上8英寸SiC晶圓供應(yīng)有限。因此，三安還宣布計(jì)劃新建一座8英寸SiC晶圓生產(chǎn)設(shè)施，以支持合資工廠(chǎng)的產(chǎn)能提升。這樣，意法半導(dǎo)體就可以在中國(guó)發(fā)展，同時(shí)只提供部分財(cái)務(wù)需求，從而大大降低了風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，三安還可以通過(guò)與全球領(lǐng)先的SiC廠(chǎng)商合作，進(jìn)一步加快SiC制造的發(fā)展。

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

由于來(lái)自硅 IGBT 等其他材料的競(jìng)爭(zhēng)仍然存在，而且巨額產(chǎn)能擴(kuò)張投資造成現(xiàn)金流問(wèn)題，風(fēng)險(xiǎn)肯定存在，但高風(fēng)險(xiǎn)也意味著高回報(bào)的潛力