一起模擬業(yè)務(wù)并購案，凸顯出功率芯片大廠(chǎng)的孤注一擲

近期，業(yè)內完成了一起并購案，美國功率器件大廠(chǎng) Wolfspeed 以 1.25 億美元的價(jià)格，將其射頻業(yè)務(wù)（Wolfspeed RF）出售給了美國另一家模擬和混合信號芯片廠(chǎng)商 MACOM Technology。

在出售的射頻業(yè)務(wù)中，還包括 GaN-on-SiC（以 SiC 為襯底的 GaN 芯片技術(shù)）產(chǎn)品組合及其專(zhuān)利，主要用于制造射頻芯片），這部分業(yè)務(wù)的主要應用領(lǐng)域是航空航天、國防、工業(yè)和電信。

對于這起并購案，Wolfspeed 總裁兼首席執行官 Gregg Lowe 表示：「鑒于在汽車(chē)，工業(yè)和可再生能源市場(chǎng)看到的顯著(zhù)增長(cháng)，我們相信現在是進(jìn)一步專(zhuān)注于擴展功率器件和材料業(yè)務(wù)以滿(mǎn)足這一市場(chǎng)需求的正確時(shí)機，」可見(jiàn)，長(cháng)期以來(lái)一直押注功率半導體的 Wolfspeed，這次又進(jìn)一步，干脆將射頻業(yè)務(wù)賣(mài)掉了，把全部精力都集中在了功率器件方面。

相對于 Wolfspeed，MACOM 更加關(guān)注射頻業(yè)務(wù)，近些年，該公司一直在發(fā)展新興射頻技術(shù)，特別是基于 GaN 的射頻芯片，它在手機基站應用中如魚(yú)得水，替代傳統 LDMOS 芯片的勢頭很猛，具有很好的發(fā)展前景。因此，此次收購到 Wolfspeed RF 業(yè)務(wù)，對 MACOM 的 GaN 技術(shù)和產(chǎn)品水平提升有很大幫助。

可以看到，Wolfspeed 和 MACOM 在兩條不同的發(fā)展路徑上行走，且集中度在不斷提高。

SiC 和 GaN 的應用路徑

作為第三代半導體材料工藝的代表，SiC 和 GaN 一直備受關(guān)注，且有很多行業(yè)知名半導體企業(yè)投入大量資金和人力在它們上面，以期在未來(lái)競爭中占據有利位置。

無(wú)論是 SiC，還是 GaN，都可以在功率半導體領(lǐng)域發(fā)揮獨特作用，這是由它們自身的材料特性（禁帶寬度、擊穿電壓、耐高溫等性能）決定的。不過(guò)，從目前的發(fā)展情況來(lái)看，這兩種材料在實(shí)際應用中還是存在明顯差異，SiC 在功率半導體，特別是高壓（800V 以上）應用領(lǐng)域發(fā)展迅猛，電動(dòng)汽車(chē)是典型代表，由于市場(chǎng)空間廣闊，SiC 幾乎成為先進(jìn)功率器件的代名詞。而 GaN 則更傾向于在射頻應用領(lǐng)域拓展，它在功率器件方面的拓展步伐不如 SiC，目前來(lái)看，更多的是在中小功率應用方面，典型代表是手機充電器。

SiC 的應用介紹起來(lái)相對簡(jiǎn)單，因為它只用在高壓功率半導體領(lǐng)域。

2017 年，特斯拉在 Model 3 的逆變器中采用了 SiC MOSFET，目前，多家電動(dòng)汽車(chē)制造商在推出的多種車(chē)型中都使用了 SiC。SiC 器件主要由英飛凌、安森美、羅姆和 Wolfspeed 提供。

在電力電網(wǎng)應用方面，由于電壓極高，SiC 器件非常適合用于額定電壓為 3 kV 及以上設備的超高壓功率轉換，可實(shí)現穩定電網(wǎng)、將交流電轉換為直流電并在傳輸級電壓下再次轉換回交流電等。

GaN 的應用相對復雜一些，因為它既可以用于功率器件，也可用于射頻器件。

在射頻應用方面，5G 基站是 GaN 的主戰場(chǎng)，它的速度和高功率密度明顯優(yōu)于以硅材料為基礎的 LDMOS 器件，目前，雖然 LDMOS 的性能較低，但憑借成本優(yōu)勢，依然占有相當大的市場(chǎng)份額，不過(guò)它更多應用在 4G 和 3G 網(wǎng)絡(luò )當中，而 GaN 在 4 GHz 以上頻率應用中是沒(méi)有真正競爭對手的，未來(lái)，隨著(zhù) 5G 網(wǎng)絡(luò )的普及和器件成本的下降，GaN 在射頻應用領(lǐng)域還有很大拓展空間。

另外，在雷達應用領(lǐng)域，GaN 也有很好的應用前景。目前，美國軍方正在部署許多使用 GaN 器件的地面雷達系統，包括諾斯魯普-格魯曼公司為美國海軍陸戰隊建造的地面/空中任務(wù)導向雷達和有源電子掃描陣列雷達，雷神公司的 SPY6 雷達已交付給美國海軍，并于 2022 年 12 月首次在海上進(jìn)行測試，該系統極大地擴展了艦載雷達的范圍和靈敏度。

GaN 在功率半導體領(lǐng)域也有應用，不過(guò)不如 SiC 市場(chǎng)規模那么大，且 GaN 主要集中在中低功率應用領(lǐng)域。

從 2019 年開(kāi)始，GaN Systems、Innoscience、Navitas、Power Integrations 和 Transphorm 等公司開(kāi)始推出基于 GaN 的消費類(lèi)電子產(chǎn)品充電器，高開(kāi)關(guān)速度（300 kHz，效率高于 92%），相對低的成本，以及低功率（25W- 500 W）工作特性使 GaN 非常適合這方面的應用。

微型逆變器或傳統逆變器系統對數據中心至關(guān)重要，與電池相結合，它們可以組成不間斷電源，此外，所有數據中心都使用功率因數校正電路，該電路調整電源的交流波形以提高效率。在這方面，GaN 可以提供低損耗和經(jīng)濟的解決方案，未來(lái)有替代硅器件的發(fā)展趨勢，不過(guò)，就目前情況來(lái)看，GaN 在數據中心和云計算領(lǐng)域的應用規模還較小，大部分市場(chǎng)份額依然被硅器件占據著(zhù)。

市場(chǎng)競爭加劇

以上介紹了 SiC 和 GaN 的應用特點(diǎn)，以及主要應用領(lǐng)域。隨著(zhù)應用的拓展和技術(shù)的不斷成熟，相應的市場(chǎng)空間越來(lái)越大，各大廠(chǎng)商的市場(chǎng)爭奪戰也越來(lái)越激烈，特別是在 SiC 領(lǐng)域，由于可見(jiàn)的蛋糕更大，廠(chǎng)商之間的競爭不斷升級，此次，Wolfspeed 將其射頻業(yè)務(wù)出售給 MACOM，集中精力發(fā)展功率半導體業(yè)務(wù)（當然，除了 SiC，Wolfspeed 也在發(fā)展 GaN 功率半導體應用）。

縱觀(guān) Wolfspeed 近些年的發(fā)展歷程，可以清晰地看出該公司不斷集中精力和資源發(fā)展功率半導體業(yè)務(wù)的決心。Wolfspeed 公司原名為 Cree，2016 年 7 月，英飛凌同意以 8.5 億美元收購 Cree 旗下的 Wolfspeed 業(yè)務(wù)部門(mén)（主營(yíng) RF 和電力電子業(yè)務(wù)），然而，由于兩家公司無(wú)法解決監管機構提出的國家安全問(wèn)題，該交易于 2017 年 2 月被取消；2018 年 3 月，Cree 反過(guò)來(lái)以 3.45 億歐元收購了英飛凌的射頻業(yè)務(wù)；2019 年 5 月，Cree 將其照明產(chǎn)品部門(mén)出售給了 Ideal Industries Inc；2019 年 9 月，Cree 宣布投資 10 億美元在紐約 Marcy 的半導體制造工廠(chǎng)建設世界上最大的 SiC 晶圓廠(chǎng)；2020 年 10 月，Cree 將其 LED 業(yè)務(wù)以 3 億美元的價(jià)格出售給了 SMART Global Holdings；2021 年 10 月，Cree 更名為 Wolfspeed，充分表達出押注功率半導體，特別是 SiC 市場(chǎng)的決心。

近兩年，以 Wolfspeed 為代表，全球各大知名半導體廠(chǎng)商在爭奪全球 SiC 霸主方面的動(dòng)作越來(lái)越大，也越來(lái)越頻繁。

近期，瑞薩電子證實(shí)，該公司已向 Wolfspeed 支付了 SiC 功率器件訂單的第一筆錢(qián) 10 億美元，明年將再支付其余款項。英飛凌和 Wolfspeed 一直在爭奪全球 SiC 老大的位置，今年 5 月，Wolfspeed 在紐約州莫霍克（Mohawk）谷的全自動(dòng) 8 英寸 SiC 晶圓廠(chǎng)出貨了第一批產(chǎn)品。2022 年 9 月，Wolfspeed 宣布在北卡羅來(lái)納州查塔姆縣靠近其達勒姆（Durham）總部的地方投資約 13 億美元，建造一座大型 SiC 晶圓廠(chǎng)，工廠(chǎng)臨近該公司已建成的達勒姆 SiC 襯底工廠(chǎng)，而新工廠(chǎng)的建成也將使它們的 SiC 產(chǎn)能增加 10 倍，主要生產(chǎn) 8 英寸 SiC 襯底，供貨給紐約莫霍克谷工廠(chǎng)。

對此，英飛凌也不甘示弱。

未來(lái) 5 年，英飛凌將在其馬來(lái)西亞三號廠(chǎng)區的第二階段建設期間，向 Kulim 晶圓廠(chǎng)投資 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 8 英寸 SiC 晶圓廠(chǎng)。據悉，計劃中的擴張得到了客戶(hù)的支持，包括來(lái)自汽車(chē)和工業(yè)應用約 50 億歐元的新設計訂單，以及包括法國施耐德電氣在內的客戶(hù)約 10 億歐元的預付款。

在半導體市場(chǎng)低迷的當下，客戶(hù)為 SiC 晶圓廠(chǎng)支付的預付款顯著(zhù)增加了芯片制造商的現金流，這有助于功率半導體業(yè)務(wù)抵御市場(chǎng)其它版塊周期性變化帶來(lái)的負面影響，并及時(shí)提高產(chǎn)能，以適應電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源的應用需求，以及太陽(yáng)能發(fā)電系統、風(fēng)力渦輪機和電池儲能系統所需的逆變器市場(chǎng)的快速增長(cháng)。

英飛凌的投資將使該公司 2030 年的 SiC 年營(yíng)收潛力達到 70 億歐元，同時(shí)計劃將 Villach 和 Kulim 的 8 英寸傳統硅晶圓廠(chǎng)轉換為 SiC 產(chǎn)線(xiàn)。采取這些措施的目標是在未來(lái) 10 年內實(shí)現占全球 30% 市場(chǎng)份額的目標。英飛凌表示，該公司 2025 財年的 SiC 營(yíng)收將超過(guò) 10 億歐元。

英飛凌擁有 6 個(gè)汽車(chē) OEM 客戶(hù)，其中 3 家來(lái)自中國大陸，包括福特、上汽和奇瑞，另外，還有 SolarEdge，以及 3 家領(lǐng)先的中國光伏和儲能系統公司。

安森美半導體也是 SiC 器件大廠(chǎng)，該公司已經(jīng)為汽車(chē)和可再生能源應用的設備簽訂了超過(guò) 20 億美元的長(cháng)期供貨協(xié)議。

除了以上這幾家公司，2023 上半年，意法半導體、三菱電機、羅姆、Soitec 等都在擴產(chǎn)，意法半導體在 1 月宣布斥資 40 億美元用于擴產(chǎn) 12 英寸晶圓和增加 SiC 制造能力，又在 6 月與三安光電合資成立了 8 英寸 SiC 器件制造合資企業(yè)，建設總額預計達到 32 億美元。

中國本土廠(chǎng)商也在擴建 SiC 晶圓產(chǎn)能，例如，中車(chē)時(shí)代電氣將投資 111.19 億元建設中低壓功率器件產(chǎn)業(yè)化項目；長(cháng)飛先進(jìn)計劃建設第三代半導體功率器件生產(chǎn)項目，包括外延片、晶圓制造、封測等產(chǎn)線(xiàn)，建設完成后將形成 6 英寸 SiC 晶圓及外延片 36 萬(wàn)片/年的產(chǎn)能；比亞迪計劃斥資 2 億元，在深圳建設 SiC 外延片中試線(xiàn)項目，擴建后將新增 SiC 外延片產(chǎn)能 6000 片/年，總產(chǎn)能達 18000 片/年。

以上主要介紹了各大廠(chǎng)商在 SiC 方面的競爭，下面看一下 GaN。

與 SiC 類(lèi)似，GaN 產(chǎn)業(yè)鏈也由襯底、外延片、器件設計、制造組成。隨著(zhù) GaN 市場(chǎng)規模的擴大，襯底需求也隨之增長(cháng)，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上，襯底所占比重較大，價(jià)值最重，制造工藝難度和門(mén)檻最高。就成本而言，襯底占整個(gè)產(chǎn)品制造的 50% 左右，因此，晶圓尺寸越大，成本效益越好，目前，SiC 襯底以 6 英寸為主，8 英寸晶圓有一些出貨量，但由于制造難題較大，出貨量還比較小。與 SiC 相比，GaN 的襯底尺寸就更小了，目前以 4 英寸和 6 英寸為主，8 英寸的還難以商業(yè)化。

按襯底類(lèi)型劃分，GaN 主要有 4 種，分別是 GaN-on-SiC，GaN-on-Si，GaN-on-Sapphire，GaN-on-GaN，其中，GaN-on-SiC 和 GaN-on-Si 器件已商用，但前者較貴，后者相對便宜，MACOM 原本就是以 GaN-on-Si 為主攻方向，此次，收購 Wolfspeed 射頻業(yè)務(wù)后，得到了 GaN-on-SiC 相關(guān)技術(shù)和專(zhuān)利，有望在這方面有所拓展。GaN-on-GaN 各項性能指標都很高，但襯底價(jià)格過(guò)于昂貴，目前很難商用。

基于 GaN-on-SiC 襯底的外延片主要用于制造射頻器件，GaN-on-Si 外延片主要用于制造功率器件，GaN-on-Sapphire 和 GaN-on-GaN 外延片主要用于制造光電器件，這種光電器件在 Mini LED、Micro LED、傳統 LED 照明領(lǐng)域應用優(yōu)勢突出。

在商業(yè)拓展方面，今年 3 月，英飛凌以 8.3 億美元收購了 GaN Systems，這是近年來(lái) GaN 市場(chǎng)最為引人關(guān)注的并購案。

綜上，對于全球兩大專(zhuān)注于功率器件的半導體廠(chǎng)商（Wolfspeed 和英飛凌）而言，它們的發(fā)展策略殊途同歸，無(wú)論是 SiC，還是 GaN，都要抓住，全方位拓展未來(lái)的功率半導體市場(chǎng)。