碳化硅產(chǎn)業(yè)，再建高樓

近日，聚焦SiC產(chǎn)業(yè)鏈的三家大廠意法半導(dǎo)體、三菱電機(jī)、英飛凌傳來最新消息。意法半導(dǎo)體方面，其將在意大利卡塔尼亞建設(shè)世界首個(gè)全流程垂直集成的碳化硅（SiC）工廠；三菱電機(jī)方面，該公司位于熊本縣正在建設(shè)的SiC晶圓廠將提前5個(gè)月開始運(yùn)營；英飛凌方面，則已獲得其位于德國德累斯頓的價(jià)值50億歐元的智能功率半導(dǎo)體工廠的最終建設(shè)許可，該工廠將按計(jì)劃于2026年開始生產(chǎn)。

碳化硅具備耐高壓、耐高溫、高頻率、抗輻射等優(yōu)良電氣特性，突破了硅基半導(dǎo)體材料的物理極限，是第三代半導(dǎo)體的核心材料之一，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括射頻器件、新能源汽車、光伏發(fā)電、數(shù)據(jù)中心、智能電網(wǎng)、軌道交通等。其中新能源汽車和數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用需求上漲明顯。

新能源汽車方面碳化硅的上車已成為大勢所向，在2024年的意法半導(dǎo)體高層表示，在北京國際汽車展覽會中，配備碳化硅的車型超70款。中國科學(xué)院院士郝躍表示，近些年車規(guī)級器件的標(biāo)配是6英寸碳化硅襯底和800伏MOS器件。意法半導(dǎo)體高層則表示，現(xiàn)在的新車，只要能用碳化硅的地方，便不會再用傳統(tǒng)功率器件。

除了新能源汽車，在AI浪潮下，SiC也有所受益。名古屋大學(xué)的山本真義教授表示，在推進(jìn)大型投資的數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，把電力效率高的SiC用于服務(wù)器的情況越來越多。隨著AI與各行各業(yè)的融入成都愈深，數(shù)據(jù)處理量和耗電量猛增。據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)表示，全球數(shù)據(jù)中心的耗電量到2030年將達(dá)到6700億千瓦時(shí)，是2018年的大約4倍。大量使用電力的服務(wù)器的節(jié)能成為課題，高效率的功率半導(dǎo)體越來越重要。其中發(fā)揮重要功效的便是SiC。

01、投資50億歐元，意法半導(dǎo)體新建一座8英寸SiC工廠

5月31日，意法半導(dǎo)體宣布將在意大利卡塔尼亞建設(shè)世界首個(gè)全流程垂直集成的碳化硅（SiC）工廠。

全流程垂直集成意味著該碳化硅園區(qū)將作為意法半導(dǎo)體全球碳化硅生態(tài)系統(tǒng)的中心，集成生產(chǎn)流程的所有步驟，包括碳化硅襯底開發(fā)、外延生長工藝、200毫米前端晶圓制造和模塊后端組裝，以及工藝研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、芯片、電源系統(tǒng)和模塊的先進(jìn)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室以及完整的封裝能力。

該公司在一份聲明中表示，意大利政府將在歐盟《芯片法案》框架內(nèi)向意法半導(dǎo)體提供 20 億歐元的補(bǔ)貼。該工廠將于2026 年開始生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)首創(chuàng)的200毫米SiC晶圓的量產(chǎn)，目標(biāo)是到2033年達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)，滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)每周可生產(chǎn)多達(dá)15000片晶圓，年產(chǎn)能48萬片。

報(bào)道稱，該工廠建設(shè)將與該地已有的SiC襯底制造設(shè)施相結(jié)合，組成意法半導(dǎo)體的碳化硅園區(qū)。意法半導(dǎo)體總裁兼首席執(zhí)行官Jean-Marc Chery表示，卡塔尼亞碳化硅園區(qū)將在未來幾十年內(nèi)，為意法半導(dǎo)體在汽車和工業(yè)客戶中保持碳化硅技術(shù)的領(lǐng)先地位做出重大貢獻(xiàn)。

02、三菱電機(jī)8英寸SiC晶圓廠將提前5個(gè)月開始運(yùn)營?

除了意法半導(dǎo)體8英寸 SiC工廠，三菱電機(jī)近日也傳來好消息。據(jù)悉，該公司位于熊本縣正在建設(shè)的SiC晶圓廠將提前開始運(yùn)營。該工廠的運(yùn)作日期從2026年4月變更為2025年11月，運(yùn)營時(shí)間提前了約5個(gè)月。

據(jù)悉，2023年3月，三菱電機(jī)宣布投資約1000億日元（約合46億人民幣），其中大部分將用于建設(shè)新的8英寸SiC晶圓廠，并加強(qiáng)相關(guān)生產(chǎn)設(shè)施。該工廠將在熊本縣石井地區(qū)擁有一個(gè)自有設(shè)施，生產(chǎn)8英寸SiC晶圓，并引入一個(gè)具有先進(jìn)能源效率和高自動化生產(chǎn)效率的潔凈室。另外，三菱電機(jī)還將加強(qiáng)其6英寸SiC晶圓的生產(chǎn)設(shè)施，以滿足當(dāng)下不斷增長的市場需求。

三菱電機(jī)半導(dǎo)體和器件事業(yè)部高級執(zhí)行官兼總經(jīng)理Masayoshi Takemi表示："有關(guān)汽車和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域SiC功率半導(dǎo)體的咨詢正在增加，我們希望通過生產(chǎn)8英寸產(chǎn)品（與現(xiàn)有產(chǎn)品相比生產(chǎn)效率更高）來應(yīng)對需求的增長。”三菱電機(jī)此前表示，與2022年相比，公司2026年的晶圓產(chǎn)能將擴(kuò)大約5倍。三菱電機(jī)的目標(biāo)是到2030財(cái)年將功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)中SiC的銷售額比例提高到30%以上。

03、英飛凌50億歐元德累斯頓芯片工廠最終建設(shè)許可獲批

6月3日，英飛凌最新消息顯示，其已獲得其位于德國德累斯頓的價(jià)值50億歐元的智能功率半導(dǎo)體工廠的最終建設(shè)許可。

據(jù)悉，該筆投資是英飛凌歷史上最大的單筆投資。該工廠按計(jì)劃將于2026年開始生產(chǎn)，主要用于生產(chǎn)模擬/混合信號和功率類產(chǎn)品，將創(chuàng)造大約1000個(gè)高素質(zhì)工作崗位，新工廠旨在增強(qiáng)歐洲的供應(yīng)鏈安全。

據(jù)悉，該工廠建筑物基坑的挖掘工作現(xiàn)已完成。目前，外殼和建筑施工正在混凝土基礎(chǔ)上進(jìn)行，該基礎(chǔ)厚度高達(dá)兩米。2023年5月，英飛凌在德累斯頓的新工廠正式破土動工，并正在尋求歐盟《芯片法案》的10億歐元支持。

“英飛凌在德累斯頓的第四個(gè)生產(chǎn)模塊是加強(qiáng)歐洲在微電子領(lǐng)域韌性的又一個(gè)重要基石，”薩克森州總理Michael Kretschmer表示，“這是實(shí)現(xiàn)歐盟委員會將歐洲在全球芯片生產(chǎn)中所占份額提高到20%目標(biāo)的又一步?！?/p>

眾所周知，英飛凌是行業(yè)內(nèi)十分具有競爭力的碳化硅技術(shù)供應(yīng)商，近幾年，英飛凌耗費(fèi)巨資在多地進(jìn)行了英飛凌擴(kuò)產(chǎn)。

英飛凌在馬來西亞居林的新晶圓廠計(jì)劃最初獲得了20億歐元的內(nèi)部資金支持，2023年中旬該廠又獲得了50億歐元的注資用于居林第三工廠的建設(shè)和設(shè)備。該工廠致力于打造全球最大的200毫米(8英寸)碳化硅功率半導(dǎo)體晶圓廠。據(jù)悉，第三廠區(qū)的擴(kuò)建計(jì)劃已經(jīng)得到了上汽、福特、奇瑞等長期客戶的約50億歐元（約合391億元人民幣）的design-win合同與10億歐元左右（約合78億元人民幣）的預(yù)付款。英飛凌居林公司高級副總裁兼總經(jīng)理Ng Kok Tiong此前表示，公司新廠的一期建設(shè)將于2024年第三季度完工，并且，二期建設(shè)將在未來幾年也陸續(xù)完工。

除此之外，目前，英飛凌位于奧地利菲拉赫（Villach）工廠的碳化硅產(chǎn)能正在爬坡中，預(yù)估到2025年?duì)I收可達(dá)10億歐元。英飛凌希望隨著居林超級工廠在2024年底投產(chǎn)，最終帶動其碳化硅營收于2030年達(dá)到70億歐元，并占據(jù)全球30%碳化硅器件市場份額。

04、羅姆計(jì)劃在今年底啟動宮崎縣Sic功率半導(dǎo)體新工廠

除了上述提及的意法半導(dǎo)體、三菱電機(jī)、英飛凌三家大廠動態(tài)外，羅姆在宮崎縣的新8英寸SiC晶圓制造工廠值得關(guān)注。

去年7月，羅姆透過子公司Lapis半導(dǎo)體與Solar Frontier達(dá)成基本協(xié)議，收購了其位于宮崎縣的國富工廠資產(chǎn)，并將該工廠改造為8英寸SiC晶圓制造工廠。根據(jù)當(dāng)時(shí)羅姆的計(jì)劃，該SiC功率半導(dǎo)體新工廠目標(biāo)是在今年年末開始生產(chǎn)。

目前，羅姆在日本共擁有3個(gè)SiC基功率半導(dǎo)體生產(chǎn)基地，除國富工廠外，其余2個(gè)SiC工廠分別位于福岡、宮崎。羅姆的目標(biāo)是到2025財(cái)年碳化硅功率半導(dǎo)體收入達(dá)到1000億日元（超過47億元人民幣）；2030財(cái)年，SiC產(chǎn)能與2021財(cái)年相比將增加35倍。

近日，外媒最新消息顯示，羅姆正在加速尋求與退市的東芝公司合作，在功率半導(dǎo)體方面尋求業(yè)務(wù)整合。羅姆副總裁Isao Matsumoto在近期財(cái)報(bào)電話會議上透露，將于6月啟動與東芝公司的談判，落實(shí)整合功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，預(yù)計(jì)一年左右的時(shí)間才能達(dá)成協(xié)議。

東芝于2023年12月正式從東京證券交易所退市，以JIP（日本產(chǎn)業(yè)合作伙伴）為首的企業(yè)財(cái)團(tuán)通過要約收購的方式將東芝私有化。這一過程中羅姆總共投資3000億日元，為與東芝在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的整合鋪平道路。

東芝退市不久之后，羅姆與東芝便宣布了雙方相互替代生產(chǎn)的合作方式，即羅姆位于日本宮崎縣的碳化硅（SiC）新工廠與東芝位于日本石川縣的全新硅基功率半導(dǎo)體工廠，相互合作生產(chǎn)功率半導(dǎo)體。根據(jù)這項(xiàng)計(jì)劃，羅姆投資2892億日元，東芝計(jì)劃投資991億日元，此外日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省還宣布將提供最多1294億日元的補(bǔ)貼，以促進(jìn)功率半導(dǎo)體企業(yè)整合。

目前，羅姆積極尋求進(jìn)一步整合，已向東芝的大股東JIP提出，希望深化整合，幾乎涵蓋所有運(yùn)營層面，包括功率半導(dǎo)體研發(fā)、生產(chǎn)、銷售供應(yīng)和物流。

結(jié) 語

目前，碳化硅行業(yè)目前6英寸晶圓仍占據(jù)市場主流，8英寸處于規(guī)模產(chǎn)能釋放階段。據(jù)集邦化合物半導(dǎo)體此前統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至目前，全球近30家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了8英寸SiC單晶生長的研發(fā)突破。從國外情況看，Wolfspeed、ROHM、英飛凌、ST等國際碳化硅大廠已經(jīng)紛紛邁入8英寸，這些廠商的量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)密集扎堆在今年。而國內(nèi)情況看，有十余家家企業(yè)和機(jī)構(gòu)在研發(fā)8英寸襯底，包含爍科晶體、晶盛機(jī)電、天岳先進(jìn)、南砂晶圓、同光股份、中科院物理所、山東大學(xué)、天科合達(dá)、科友半導(dǎo)體、乾晶半導(dǎo)體等。

碳化硅行業(yè)致力于實(shí)現(xiàn)大幅降低成本的同時(shí)，8英寸碳化硅晶圓的低良率和高缺陷密度正對各家大廠造成極大的挑戰(zhàn)。近日，我國晶圓代工大廠芯聯(lián)集成總經(jīng)理趙奇談及8英寸碳化硅器件制造難點(diǎn)時(shí)表示，現(xiàn)階段，主要就是要解決碳化硅襯底在生產(chǎn)中的翹曲。8英寸硅基襯底厚度為0.725毫米。碳化硅雖然晶體很硬，但為了讓襯底片更便宜，需要比硅更薄，比如0.35毫米。這個(gè)厚度，在6英寸時(shí)還有一定剛性，到8英寸就會出現(xiàn)翹曲。翹曲之后，襯底片就不在一個(gè)平面上，真空吸不住。

目前國內(nèi)外各大廠家均在加速通關(guān)8英寸碳化硅晶圓，新的放量周期將至，碳化硅新的戰(zhàn)場已準(zhǔn)備就緒，未來我們拭目以待。

在電動化與智能化大勢下，全球汽車市場也在急速前行，推動第三代半導(dǎo)體高歌猛進(jìn)發(fā)展：碳化硅簽單不斷，8英寸碳化硅晶圓持續(xù)放量；氮化鎵應(yīng)用市場逐步擴(kuò)展，正向數(shù)據(jù)中心、可再生能源以及新能源汽車市場持續(xù)推進(jìn)，未來前景廣闊。