SiC，將拿下30%的功率器件市場(chǎng)

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據Yole介紹，在未來(lái) 5 年內，SiC 功率器件將很快占據整個(gè)功率器件市場(chǎng)的 30%。毫無(wú)疑問(wèn)，SiC 行業(yè)（從晶體到模塊，包括器件）的增長(cháng)率非常高。Yole估計，將有數十億美元投資于晶體和晶圓制造以及設備加工，到 2027 年市場(chǎng)潛力將達到 60 億美元，高于 2021 年的約 10 億美元。

市場(chǎng)的增長(cháng)與交通電氣化有關(guān)。自 2019 年以來(lái)，包括意法半導體、Wolfspeed、Rohm、英飛凌科技、onsemi 和多家中國公司在內的行業(yè)參與者已投資超過(guò) 150 億美元。

Yole預計，這在未來(lái)會(huì )出現更多，因為除了特斯拉之外，許多其他汽車(chē)制造商已決定在其遠程 EV/HEV 中采用基于 SiC 的逆變器：大眾汽車(chē)、通用汽車(chē)、福特、保時(shí)捷、雷諾……都是推動(dòng)這一趨勢的是今年晚些時(shí)候和明年新車(chē)上市。

SiC業(yè)者積極涌入

首先看SiC方面，按照Yole 的化合物半導體團隊預測，到2027 ，SiC 器件市場(chǎng)將在達到 63 億美元。隨著(zhù)過(guò)去幾年電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展趨勢，更長(cháng)的續航里程是客戶(hù)的主要需求之一。然而，這反過(guò)來(lái)又產(chǎn)生了對快速直流充電的需求，以減少在充電站的等待時(shí)間。800V EV 是滿(mǎn)足需求的解決方案，并已經(jīng)從2021 年開(kāi)始滲透市場(chǎng)。

Yole 化合物半導體與新興材料技術(shù)與市場(chǎng)分析師 Poshun Chiu評論道：“SiC 被認為是提供良好效率的推動(dòng)因素，1200V 器件的供應是可行的。隨著(zhù)更多 800V EV 的到來(lái)，SiC 有望快速增長(cháng)。同時(shí)，充電基礎設施和光伏是支持電動(dòng)汽車(chē)趨勢的兩個(gè)市場(chǎng)。需要更多的充電器來(lái)支持越來(lái)越多的電動(dòng)汽車(chē)，而可再生能源與電動(dòng)汽車(chē)有著(zhù)相同的二氧化碳零排放目標。這些是 SiC 獲得更多動(dòng)力的市場(chǎng)?！?/p>

面對這個(gè)巨大機遇，SiC 市場(chǎng)參與者正在努力在這個(gè)價(jià)值數十億美元的業(yè)務(wù)中創(chuàng )造更多收入。

例如，意法半導體、Wolfspeed、安森美和英飛凌科技等公司宣布了他們的“十億美元收入”目標。盡管每個(gè)參與者選擇的路徑不同，但可以清楚地識別出它們之間商業(yè)模式的相似性。

IDM——集成設備制造商——商業(yè)模式是領(lǐng)先廠(chǎng)商選擇的一種供應設備，尤其是電源模塊的模式。這種商業(yè)模式代表了更高的美元價(jià)值來(lái)增加收入。

STMicroelectronics 是領(lǐng)先的 SiC 公司，因為他們的模塊已在 Tesla Model 3 中使用多年。他們的活動(dòng)不僅在設備級別；事實(shí)上，STMicroelectronics 在 2021 年展示了他們內部的 8 英寸 SiC 晶圓。

另一家領(lǐng)先的 SiC 公司 onsemi 在 2021 年邁出了重要一步，收購了 SiC 襯底供應商 GT Advanced Technologies。如今，onsemi 正致力于擴大其 SiC 晶圓產(chǎn)能。其目標是支持其快速增長(cháng)的 SiC 業(yè)務(wù)。

說(shuō)到全球電力電子領(lǐng)域的領(lǐng)先公司，英飛凌科技在 2021 年的 SiC 器件業(yè)務(wù)實(shí)現了令人印象深刻的 126% 的增長(cháng)，超過(guò)了 57% 的平均增長(cháng)率。Infineon Technologies 開(kāi)發(fā)的 800V Hyundai Ioniq5 設計獲勝，憑借其堅實(shí)的工業(yè)應用基礎將他們推入快車(chē)道。

Wolfspeed 還表明了將其活動(dòng)重點(diǎn)放在 SiC 業(yè)務(wù)上的決心。該公司幾年前決定進(jìn)行重大重組，出售其 LED 業(yè)務(wù)并擴大其功率器件業(yè)務(wù)。憑借其在 SiC 晶圓方面的領(lǐng)先地位，Wolfspeed 現已通過(guò)其 8 英寸晶圓廠(chǎng)的認證。公司正在向前發(fā)展，并提高了增長(cháng)速度。

與此同時(shí)，ROHM 在十年前收購 SiCrystal 以進(jìn)行垂直整合后，正在擴大器件和晶圓的產(chǎn)能。II-VI 通過(guò)展示符合汽車(chē)標準的 1200V 設備以及與通用電氣的擴展合作伙伴關(guān)系，分享了他們的長(cháng)期觀(guān)點(diǎn)。

在過(guò)去幾年中，這些主要參與者重塑了 SiC 生態(tài)系統。據 Yole 稱(chēng)，兩個(gè)主要趨勢影響其供應鏈：晶圓制造和模塊封裝的垂直整合，以在未來(lái)幾年獲得更多收入。在此背景下，終端系統公司（例如汽車(chē) OEM）正在更快、更靈活地采用 SiC 來(lái)管理市場(chǎng)上多個(gè)晶圓供應商的供應。

從技術(shù)發(fā)展的角度，提出了SiC晶圓的創(chuàng )新途徑。截至2022年，SiC晶圓仍占SiC器件成本的主要部分。

System Plus Consulting的技術(shù)和成本分析師 Amine Allouche在2021 年 SiC 晶體管比較報告中表示：“SiC 原始晶圓成本占 1200V SiC MOSFET 外延晶圓成本的 60% 以上。盡管 SiC 晶圓產(chǎn)能一直在擴大，但在質(zhì)量、產(chǎn)量和成本方面仍有很強的創(chuàng )新動(dòng)力?！?/p>

8英寸SiC晶圓被認為是擴大生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。目的顯然是為了提高產(chǎn)量，在下一輪競爭中獲得優(yōu)勢。主要IDMs正在開(kāi)發(fā)自己的8英寸SiC晶圓制造能力；截至 2022 年，一些晶圓供應商已經(jīng)開(kāi)始出貨樣品。在 Yole 的功率 SiC 預測中，6英寸仍將是未來(lái)五年的領(lǐng)先平臺。然而，2022 年開(kāi)始首批 8 英寸，它將被市場(chǎng)參與者視為戰略資源。

另一種方法是優(yōu)化晶圓加工工藝，從而從一個(gè) SiC 晶錠中生產(chǎn)出更多晶圓。解決方案供應商，例如 DISCO，開(kāi)發(fā)了激光切割系統以提高產(chǎn)量。Infineon Technologies 正在驗證他們的 Cold Split 技術(shù)。一些公司提出了“跳出框框”的想法，提出了非常不同的制造 SiC 晶圓的方法。Soitec 應用他們的 SmartCut? 技術(shù)來(lái)生產(chǎn)具有較低缺陷率的薄層 SiC 晶圓和具有較低電阻率的處理晶圓。一家日本公司 Sumitomo Metal Mining 計劃在未來(lái)幾年擴大其工程 SiC 晶圓。瑞典初創(chuàng )公司 KISAB 提供基于晶圓的方法來(lái)提供高質(zhì)量的 SiC 晶圓。這些創(chuàng )新可能會(huì )在未來(lái)幾年加速 SiC 的全球發(fā)展。

當討論焦點(diǎn)集中在電動(dòng)汽車(chē)、投資和不斷增長(cháng)的市場(chǎng)上時(shí)，關(guān)注中國的生態(tài)系統是非常重要的的。中國大規模的碳化硅投資基于三個(gè)主要動(dòng)機：國家政策、強勁的市場(chǎng)需求和國內供應的需要。

超過(guò)50家中國企業(yè)宣布以不同的層次和不同的戰略進(jìn)入碳化硅業(yè)務(wù)。一些晶圓供應商正在增加大量熔爐，而一些玩家則從其他背景進(jìn)入。

中國市場(chǎng)仍然需要來(lái)自歐洲、北美和日本的主要碳化硅公司的設備。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的強勁需求，加上可再生能源和工業(yè)應用的發(fā)展，中國企業(yè)從長(cháng)遠的角度看到了機遇，并相應地調整了戰略。

未來(lái)五年，在主要由 EV 應用拉動(dòng)的強勁市場(chǎng)中，SiC 有望達到數十億美元的規模，因此有望進(jìn)入越來(lái)越多的應用領(lǐng)域。為了實(shí)現這一目標，生態(tài)系統的演變和創(chuàng )新是最關(guān)鍵的觀(guān)察因素。IDM是SiC的主要商業(yè)模式。此外，主要的 SiC 廠(chǎng)商正在沿著(zhù)供應鏈向模塊級別移動(dòng)。戰略是創(chuàng )造價(jià)值。

與此同時(shí)，創(chuàng )新永無(wú)止境。因此，新進(jìn)入者正在采用新方法來(lái)提高規模、吞吐量、質(zhì)量或成本。

Yole 的分析師深信，SiC 是一個(gè)快速增長(cháng)的市場(chǎng)。