功率SiC前景可期，現(xiàn)實(shí)是地主家也缺錢

8月22日，SiC（碳化硅）頭部玩家Wolfspeed將氮化鎵（GaN-on-SiC）射頻業(yè)務(wù)出售給MACOM，出售金額為1.25億美元。該業(yè)務(wù)最近的年收入約為1.5億美元，是Wolfspeed（前Cree）五年前用3.45億歐元從英飛凌收購(gòu)的?？磥?，“地主家”也不富裕，這項(xiàng)預(yù)計(jì)在今年年底完成的交易資金將用于Wolfspeed碳化硅業(yè)務(wù)的擴(kuò)產(chǎn)。值得一提的是，這并不是Wolfspeed第一次剝離業(yè)務(wù)。

從去年到現(xiàn)在，功率SiC市場(chǎng)上出現(xiàn)了一系列有影響力收購(gòu)與合作，有趣的是，這些動(dòng)作不僅是在晶圓和材料層面，而且在發(fā)生在整個(gè)功率SiC生態(tài)系統(tǒng)中。

汽車市場(chǎng)持續(xù)推動(dòng)8英寸時(shí)代即將到來

Yole Intelligence的《Power SiC2023年度市場(chǎng)報(bào)告》指出，預(yù)計(jì)8英寸時(shí)代就要到來，在200億美元以上投資的推動(dòng)下，到2028年，SiC功率器件市場(chǎng)將達(dá)到90億美元，2022-2028年為復(fù)合年均增長(zhǎng)率31%。

有三個(gè)市場(chǎng)正在推動(dòng)功率SiC的增長(zhǎng)，首當(dāng)其沖的便是汽車市場(chǎng)，在xEV（電動(dòng)汽車）市場(chǎng)迅速擴(kuò)大的推動(dòng)下，SiC器件正經(jīng)歷強(qiáng)勁增長(zhǎng)。由于SiC寬帶隙半導(dǎo)體在高壓下非常高效，可提供更高的功率效率、更高的功率密度，從而減少組件的重量和尺寸，使充電速度更快，全球汽車行業(yè)正在大力導(dǎo)入SiC芯片和模塊。

將達(dá)到數(shù)十億美元功率SiC最大的市場(chǎng)是純電動(dòng)汽車，2022年為17.94億美元，2028將達(dá)到89.06億美元。800V電動(dòng)汽車為SiC獲得增長(zhǎng)勢(shì)頭提供了最佳時(shí)機(jī)，DC充電器的部署同樣在快速增長(zhǎng)，SiC非常適合大功率模塊化充電器。

工業(yè)市場(chǎng)（包括工業(yè)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、軌道牽引等）是SiC第二大市場(chǎng)，將從2022年的13%增加到2028年的14%。其次是能源，隨著安裝數(shù)量的繼續(xù)增加，市場(chǎng)規(guī)模維持在數(shù)億美元。其他應(yīng)用還包括運(yùn)輸、消費(fèi)、電信和基礎(chǔ)設(shè)施等，不過占比都比較小。

2022-2028年按應(yīng)用劃分的功率SiC市場(chǎng)

設(shè)備和器件橫向并購(gòu)重塑功率供應(yīng)鏈

截至2023年，功率SiC的主要趨勢(shì)是整合功率模塊封裝業(yè)務(wù)以增加收入。截至2023年，盡管基于兩種不同的晶圓采購(gòu)策略，IDM（垂直整合）是功率SiC的主流商業(yè)模式。一些領(lǐng)先的IDM已經(jīng)垂直垂直了晶圓制造，以更好地控制整個(gè)加工流程，而另一些則決定專注于器件級(jí)別，而不在進(jìn)行內(nèi)部集成SiC晶圓的活動(dòng)。

隨著電動(dòng)汽車需求量日漸提升，SiC市場(chǎng)投資與擴(kuò)產(chǎn)熱情空前高漲，2022-2023年第三季度相關(guān)收購(gòu)和合作緊鑼密鼓，揭示了每個(gè)參與者所采取的各種市場(chǎng)戰(zhàn)略，涵蓋產(chǎn)能擴(kuò)張、融資、確保晶圓供應(yīng)、進(jìn)入新市場(chǎng)或提升新技術(shù)。

在設(shè)備方面，今年1月，1945年成立的美國(guó)維易科（Veeco）收購(gòu)了Epiluvac，后者創(chuàng)建與2013年，是一家制造化學(xué)氣相沉積（CVD）外延設(shè)備的瑞典私營(yíng)企業(yè)，擁有實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車先進(jìn)SiC應(yīng)用的卓越的平臺(tái)和流程知識(shí)。

Veeco首席執(zhí)行官Bill Miller表示：“Epiluvac團(tuán)隊(duì)開發(fā)的卓越技術(shù)與Veeco的大戰(zhàn)略市場(chǎng)保持一致。他們精心設(shè)計(jì)的CVD平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了高生產(chǎn)率，易于維護(hù)，并具有卓越的工藝控制能力，能夠生產(chǎn)出可以實(shí)現(xiàn)更輕、更小和更高效的功率轉(zhuǎn)換器件。此次收購(gòu)是對(duì)我們的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積外延產(chǎn)品線的很好補(bǔ)充，有助于縮短上市時(shí)間，加速對(duì)新興、高速增長(zhǎng)的SiC外延設(shè)備市場(chǎng)的滲透?！?/p>

值得注意的是，Epiluvac的主要產(chǎn)品包括8英寸CVD外延反應(yīng)器、PVT晶體生長(zhǎng)系統(tǒng)和針對(duì)特殊需求的定制系統(tǒng)，系統(tǒng)既能夠生產(chǎn)高質(zhì)量的SiC，也可以用于GaN生產(chǎn)。

7月份，1968年成立的荷蘭ASM宣布以4.25億歐元收購(gòu)意大利SiC和硅外延反應(yīng)器制造商LPE，入局SiC外延設(shè)備領(lǐng)域。LPE 成立于1972年，專注于設(shè)計(jì)、制造和銷售用于功率應(yīng)用的先進(jìn)外延工具，是SiC外延領(lǐng)域公認(rèn)的領(lǐng)導(dǎo)者，擁有多項(xiàng)技術(shù)專利。

LPE在全球擁有龐大的SiC外延工具安裝基礎(chǔ)。主要受SiC外延設(shè)備業(yè)務(wù)的推動(dòng)，LPE 2023年收入預(yù)期超過1億歐元?；贏SM內(nèi)部估計(jì)，從2021年到 2025 年，預(yù)計(jì)對(duì)SiC外延設(shè)備的需求將以超過25%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。

ASM總裁兼首席執(zhí)行官Benjamin Loh表示：“LPE憑借其強(qiáng)大的創(chuàng)新文化和6英寸/8英寸SiC襯底設(shè)備的吸引力，能夠很好地滿足全球汽車客戶的需求。作為功率器件、模擬和晶圓市場(chǎng)的外延解決方案領(lǐng)導(dǎo)者，我們先進(jìn)的SiC外延工具將有助于我們的客戶加快向下一代更高效功率器件路線圖演進(jìn)，同時(shí)推動(dòng)汽車行業(yè)進(jìn)一步電氣化。”

據(jù)了解，收購(gòu)?fù)瓿珊螅琇PE將作為ASM全球產(chǎn)品組織架構(gòu)的一個(gè)產(chǎn)品部門運(yùn)營(yíng)，繼續(xù)以意大利為基地，在米蘭和卡塔尼亞技術(shù)和制造中心開展業(yè)務(wù)。

器件方面，最引人注目的收購(gòu)莫過于成立不到10年的納微半導(dǎo)體（Navitas）以1億美元收購(gòu)GeneSiC，加速進(jìn)入快速發(fā)展的電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。GeneSiC成立近20年，在SiC領(lǐng)域全球排名第八，主要提供650V-6500V全系列車規(guī)級(jí)SiC MOSFET，并已在全球知名電動(dòng)汽車品牌大量上車。在SiC器件研發(fā)和應(yīng)用方面，GeneSiC還獲得了美國(guó)航空航天局多個(gè)項(xiàng)目。

納微首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Gene Sheridan表示：“通過收購(gòu)GeneSiC，我們已成為業(yè)界唯一一家純粹的下一代功率半導(dǎo)體公司。收購(gòu)讓我們?cè)谔?yáng)能、電動(dòng)汽車、能源存儲(chǔ)和許多其他多元化的工業(yè)市場(chǎng)中獲得了直接的收入?！迸c此同時(shí)，納微還宣布收購(gòu)了下一代功率轉(zhuǎn)換先進(jìn)數(shù)字隔離器制造商VDD Tech。

他表示：“GeneSiC專注于開發(fā)行業(yè)領(lǐng)先的SiC技術(shù)并取得了成功。納微對(duì)全球銷售、運(yùn)營(yíng)和技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)以及電動(dòng)汽車和數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中心進(jìn)行了大量投資，這將進(jìn)一步加速GeneSiC在新客戶和市場(chǎng)中的增長(zhǎng)。”

一邊擴(kuò)產(chǎn)，一邊籌錢

事實(shí)上，Wolfspeed第四財(cái)季（2023年4-6月）財(cái)報(bào)營(yíng)收雖超出市場(chǎng)預(yù)期，但虧損額進(jìn)一步擴(kuò)大，達(dá)1.133億美元，超出市場(chǎng)預(yù)期，導(dǎo)致股價(jià)暴跌14.54%。其財(cái)報(bào)顯示，公司正在新建或擴(kuò)充但尚未創(chuàng)造營(yíng)收的廠房，衍生了大量工廠啟動(dòng)成本，財(cái)報(bào)中將這些成本列為營(yíng)業(yè)費(fèi)用，拉低了利潤(rùn)。由此可見，SiC是一個(gè)長(zhǎng)線投入行業(yè)，不可能一蹴而就。

為了占得SiC市場(chǎng)先機(jī)，需要簽訂更多供應(yīng)協(xié)議，同時(shí)還必須擴(kuò)大產(chǎn)能，才能保證按時(shí)交付。錢從哪里來就成為了一個(gè)棘手的問題。

合作伙伴關(guān)系是確保占有市場(chǎng)同時(shí)很可能籌到錢的利益紐帶。這方面，出手最為頻繁的廠商非Wolfspeed莫屬。7月，Wolfspeed與車用芯片大廠瑞薩電子簽訂價(jià)值20億美元的供應(yīng)合約，以確保10年的SiC裸片和外延晶圓供應(yīng)。Wolfspeed將從2025年開始向瑞薩電子提供6英寸SiC裸晶和外延晶圓。這一協(xié)議強(qiáng)化了Wolfspeed從硅半導(dǎo)體功率器件過渡到SiC半導(dǎo)體功率器件的愿景。預(yù)計(jì)Wolfspeed的John Palmour SiC制造中心全面投入運(yùn)營(yíng)后，將開始向瑞薩電子提供上述8英寸SiC產(chǎn)品。

雖然3月拜登將Wolfspeed總部作為“投資美國(guó)”之行的首站，但拿到政府補(bǔ)貼并非易事。至今，Wolfspeed還在不斷吸引投資。去年年底，美國(guó)汽車行業(yè)零部件供應(yīng)商博格華納向Wolfspeed投資5億美元，加快電動(dòng)汽車功率器件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)2025年創(chuàng)收45億美元的目標(biāo)；同時(shí)每年將從Wolfspeed購(gòu)買SiC器件。

今年2月，Wolfspeed與德國(guó)汽車供應(yīng)商采埃孚（ZF）宣布將在德國(guó)薩爾州投資30億美元建設(shè)一座晶圓廠，為電動(dòng)汽車和其他應(yīng)用生產(chǎn)芯片。該工廠預(yù)計(jì)將在四年內(nèi)投入運(yùn)營(yíng)，并有望成為全球最大的SiC半導(dǎo)體工廠。

Wolfspeed出手的RF業(yè)務(wù)有世界上最大的商用WBG專用生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)線、射頻MMIC檢測(cè)和微波可靠性實(shí)驗(yàn)室

6月份，阿波羅全球資產(chǎn)管理公司（Apollo Global Management Inc.）領(lǐng)投Wolfspeed高達(dá)20億美元資金，以支持后者在美國(guó)的擴(kuò)展。Wolfspeed將利用獲得的資金擴(kuò)建公司在美國(guó)已有的兩個(gè)SiC晶圓生產(chǎn)設(shè)施，并為捷豹、路虎等汽車廠商供應(yīng)SiC芯片。

另一家同樣押注SiC的是IDM廠商安森美，不過，它保留了硅MOSFET、圖像傳感器等豐富產(chǎn)品線，業(yè)績(jī)也可圈可點(diǎn)。由于汽車制造商對(duì)安森美汽車芯片的需求仍然非常旺盛，汽車增產(chǎn)帶來的需求在一定程度上緩解了消費(fèi)電子及工業(yè)等市場(chǎng)疲弱帶來的負(fù)面沖擊。2023年第二季度財(cái)報(bào)超出市場(chǎng)預(yù)期，凈利潤(rùn)約為5.77億美元，同比增幅達(dá)27%。其策略的關(guān)鍵是：要用我的器件，還得先投點(diǎn)資買設(shè)備。

6月，安森美與驅(qū)動(dòng)技術(shù)和電氣化解決方案制造商緯湃科技（Vitesco）簽訂一項(xiàng)為期10年價(jià)值19億美元的SiC產(chǎn)品長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，通過導(dǎo)入安森美的高效EliteSiC MOSFET制造逆變器和電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)器，提升電氣化技術(shù)能力。緯湃科技還將向安森美投資2.5億美元，用于采購(gòu)SiC晶錠生長(zhǎng)、晶圓生產(chǎn)和外延的新設(shè)備，以提前鎖定SiC產(chǎn)能。

7月，安森美與加拿大汽車零部件供應(yīng)商巨頭麥格納（Magna）達(dá)成長(zhǎng)期供貨協(xié)議，后者將在其電驅(qū)動(dòng)（eDrive）系統(tǒng)中集成安森美的EliteSiC智能電源方案。按照協(xié)議條款，麥格納還將投資約4000萬(wàn)美元，用于安森美新罕布什爾州和捷克共和國(guó)工廠采購(gòu)新的SiC設(shè)備，以保證對(duì)其未來的供應(yīng)。

為了以產(chǎn)能搶占市場(chǎng)先機(jī)，5月份，三菱電機(jī)與美國(guó)激光技術(shù)與加工系統(tǒng)供應(yīng)商Coherent（前II-VI）達(dá)成合作，將此前的6英寸合作擴(kuò)展到8英寸，共同擴(kuò)大三菱電機(jī)8英寸SiC器件的生產(chǎn)規(guī)模，三菱電機(jī)將采用后者的8英寸n型4H SiC襯底，以滿足電動(dòng)汽車對(duì)SiC的需求。三菱電機(jī)擴(kuò)建新廠房投資1000億日元，預(yù)計(jì)2026年4月啟用生產(chǎn)8英寸SiC晶圓，屆時(shí)產(chǎn)能將擴(kuò)增至2022年的5倍。Coherent此前也宣布投資1億美元擴(kuò)產(chǎn)6英寸和8英寸SiC襯底和外延片，計(jì)劃將SiC襯底產(chǎn)量增至6倍，到2027年達(dá)到年產(chǎn)100萬(wàn)片（折算6英寸）。

6月份，全球第四大車企集團(tuán)Stellantis與鴻?？萍技瘓F(tuán)（富士康母公司）以50:50比例組建合資公司SiliconAuto，預(yù)計(jì)從2026年起，將向集團(tuán)內(nèi)外汽車行業(yè)客戶提供一系列最先進(jìn)的車用半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與服務(wù)。為確保芯片供應(yīng)，去年11月，Stellantis與英飛凌簽署非約束性諒解備忘錄，英飛凌將在2025-2030年間向Stellantis供應(yīng)CoolSiC裸片，潛在采購(gòu)量和產(chǎn)能儲(chǔ)備價(jià)值超10億歐元。

在行業(yè)對(duì)8英寸SiC趨之若鶩之時(shí)，2022年底，ST（意法半導(dǎo)體）與法國(guó)半導(dǎo)體材料生產(chǎn)商Soitec就SiC晶圓制造技術(shù)合作達(dá)成協(xié)議。ST未來的8英寸晶圓生產(chǎn)將采用Soitec的SmartSiC技術(shù)，通過中期量產(chǎn)增加器件和模塊產(chǎn)量和質(zhì)量。SmartSiC是專有的SmartCut工藝在SiC上的應(yīng)用，可以將高質(zhì)量SiC供體晶圓切成薄片并鍵合在低電阻多晶SiC處理晶圓上，使供體晶圓可重復(fù)使用，從而減少整個(gè)制造過程中所需的能源消耗。

也是6月，ST還宣布將三安光電成立一家合資制造廠，進(jìn)行8英寸SiC器件大規(guī)模量產(chǎn)，以滿足中國(guó)汽車電氣化、工業(yè)電力和能源等應(yīng)用對(duì)ST SiC器件日益增長(zhǎng)的需求。該合資廠全部建設(shè)預(yù)計(jì)約為32億美元，其中未來5年資本支出約為24億美元，資金來源包括ST和三安光電的投入，以及重慶政府的支持及合資企業(yè)貸款。為此，三安光電還將單獨(dú)建造一個(gè)8英寸SiC襯底制造廠，以滿足該合資廠的襯底需求。

SiC前方仍有挑戰(zhàn)

截至2023年，6英寸是領(lǐng)先企業(yè)的主流SiC晶圓尺寸，基于這一成熟平臺(tái)有多項(xiàng)產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃。盡管許多玩家已宣布打算遵循8英寸SiC戰(zhàn)略決定，盡管他們已展示了8英寸SiC樣本，并發(fā)表了應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)的創(chuàng)新方法，但到目前為止，Wolfspeed仍是唯一一家在8英寸平臺(tái)上部分生產(chǎn)產(chǎn)品的玩家。8英寸SiC在成本、器件交付周期、產(chǎn)量以及最重要的晶圓可用性方面仍然更具挑戰(zhàn)性。

在器件層面，目前平面和溝槽SiC晶體管在市場(chǎng)上共存。兩者具有不同的好處，其使用取決于每個(gè)玩家的策略和目標(biāo)應(yīng)用。

在6英寸向8英寸SiC晶圓過渡期間，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。雖然，8英寸晶圓可以生產(chǎn)更多裸片，但存在材料生長(zhǎng)難度大、切割難度大、切割損失大等問題；提高生產(chǎn)良率也是一個(gè)挑戰(zhàn)，關(guān)乎到能否以更低的成本生產(chǎn)芯片。

對(duì)于MOSFET來說，平面技術(shù)在高擊穿電壓下具有更好的性價(jià)比；溝槽技術(shù)在更低擊穿電壓下效率更高。平面與溝槽的選擇取決于器件的性能、公司戰(zhàn)略和目標(biāo)應(yīng)用等。此外，投資方面，所需的資本支出和研發(fā)工作可能會(huì)對(duì)公司的現(xiàn)金狀況產(chǎn)生重大影響，就像Wolfspeed現(xiàn)在亟待解決的問題那樣。