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SiC市场将迎来大爆发

晰数塔互联网快讯
2019-10-14 11:15

编者按：本文来自微信公众号“半导体行业观察”（ID：icbank），作者日本Device产业，36氪经授权发布。

来源：本文由公众号半导体行业观察（ID：icbank）翻译自「日本Device产业新闻」，谢谢。

过去多年一直被诟病“价格过高”的碳化硅（SiC）终于正式进入了增长期。作为被寄予厚望的电动汽车、第五代通信系统（5G）等应用的不可或缺的材料，碳化硅晶圆（Wafer）、采用了晶圆的芯片、高频（RF）元件厂商（Device Maker）、生产设备厂商的业务都进入了活跃期。

有预测指出，在2023年超过100亿美元（约人民币708亿元）的功率半导体市场中，SiC占20亿美元（约人民币141.6亿元）”.也有预测指出，在未来2-3年内，8英寸（直径200mm）SiC晶圆将会“登场”，如果真的可以实现，现存的半导体工厂的量产将会更加容易，投资可能会更加活跃。在此我汇总了各家相关公司的动态。

Cree（科锐）的产能扩大30倍！

手握全球6成SiC晶圆的美国Cree（科锐）在今年5月宣布，考虑到未来汽车的电动化、5G需求的扩大，公司未来5年将投资10亿美元（约人民币70.8亿元）扩大SiC的产能，。与2016年7月-9月期间的产能相比，科锐2024年的SiC、GaN Device（GaN on SiC RF）、SiC晶圆的产能将分别最大扩大到30倍。

美国Cree（科锐）还公布说，将要在被称为“North Fab”的新工厂投资4.5亿美元（约人民币31.86亿元），增产SiC和GaN Device。同时筹备符合车载认定要求的生产产线，预计在2020年开始生产。预计届时6英寸（直径150mm）的SiC晶圆产能将提高18倍（按晶圆面积计算），到2024年8英寸将会实现量产，产能将进一步提高。

此外，他们对位于北卡罗莱纳州的达勒姆总部的园区内的现有工厂投资4.5亿美元（约人民币31.86亿元），作为其SiC晶圆的第一个“Mega Factory”，以增加SiC晶圆的产能。至于剩下的1亿美金（约人民币7.08亿元），公司对其他相关业务进行扩大投资。

Cree（科锐）曾在9月份明确表示，公司将要在纽约州的Marcy建设上文中提到的“North Fab”，并计划通过8英寸SiC晶圆来量产功率半导体和RF Device，按照最初的计划，符合车载认定标准的产线将在2022年开始启动生产。

但是，Cree（科锐）在5月份曾表示，随着计划的实际推行，公司得到了纽约州5亿美元（约人民币35.4亿元）的补助金，为此他们决定把产能比原计划提高25%。那就意味着截止到2024年的投资计划与之前的预测相比，节约了2.8亿美元（约人民币19.8亿元），纽约州新工厂竣工后的最大面积为48万平方英尺，其中1/4是清洁间，未来将根据需求扩产。

半导体厂商与Tier 1 签订供给合约

如上所述，Cree（科锐）扩大的SiC产能除了用来生产自己公司的SiC & GaN Device之外，他们还与其他半导体厂商签订了持续数年之久的SiC晶圆的长期供给合约。具体明细如下：

与美国ON Semiconductor（安森美）签订了8,500多万美元（约人民币6.0亿元）的合约（6英寸）、与意大利的ST Microelectronics（意法半导体）签订了2.2亿美元（约人民币15.6亿元）的合约（6英寸）、与德国的英飞凌也签订了关于6英寸的合约，同时还与另一家非公开的企业签订合约。。

此外，Cree（科锐）在5月份还被大众（VW）集团选定为SiC合作伙伴，公司不仅为VW供应SiC 元件，他们9月份还与美国大型Tier 1德尔福（Delphi）公司签订了自2022年起供应用用于800V 变频器（Inverter）的SiC-MOSFET的协议，同时也有其他汽车零部件相关厂商不断向Cree（科锐）进行咨询。

ST Microelectronics（意法半导体）在9月份也公开表示，公司为雷诺（Renault）、日产汽车、三菱汽车联盟（Alliance）旗下的电动汽车搭载的OBC(On-Board Charge, 即车载充电)提供SiC功率半导体。搭载了意法半导体的SiC产品的OBC预计在2021年开始批量生产，此外，据说意法半导体给雷诺（Renault）、日产汽车和三菱汽车联盟（Alliance）提供标准的包含硅产品在内的相关元件（Component）。

SiC市场将迎来大爆发

德尔福（Delphi）的800V SiC变频器。（图片出自：sanyo-times）

SK、意法半导体收购SiC厂家

关于SiC晶圆的供应商，除了Cree（科锐），还有美国的II-IV（Two Six）、美国Dow（陶氏集团）、罗姆旗下的德国Si Crystal等，中国的新兴厂商也在逐步增多，据海外部某生产设备主管透露说，“不仅仅是Cree（科锐），所有的厂商都在积极推进增产”。

9月份，硅晶圆厂商（Silicon Wafer Maker）韩国SK Siltron以4.5亿美元（约人民币31.86亿元）的价格从杜邦的子公司DuPont Electronics＆Imaging（E＆I）中收购了化合物解决方案（CSS）事业部，由于需要相关机关的批准，这单收购预计在2019年年末完成。

杜邦表示，“CSS事业部有生产硅晶圆的最尖端技术，公司也在为电力电子元件（Power Electronics）市场供货，但这并不是E&I的战略性的优先事项。考虑到以上，我们认为SK Siltron是比较好的拥有者”!外界普遍认为，SK Siltron在继硅晶圆之后，又在巩固在SiC晶圆方面的地位，同时为应对贸易战争、力图实现国产化。

此外，意法半导体在2月份公布，要收购瑞典SiC晶圆厂商Norstel的55%的股份，同时可选择在某些条件下收购剩余的45%。Norstel作为瑞典Linköping大学的独立企业（Spin Off Company）创立于2005年，从事开发和生产6英寸的SiC Bearing和外延晶圆。

此外，关于SiC晶圆方面，6月份GT Advanced Technologies（GTAT）与台湾大型硅晶圆厂商GWC（环球晶圆）进行合作，缔结了长期供给GTAT产的6英寸SiC晶圆、GWC进行销售的合约。

同时，在SiC晶圆上沉积高品质的SiC薄膜的SiC 外延片相关的活动也很活跃，特别是日本厂商尤其活跃。住友电工在2017年开始量产了高质量的Epitaxial Wafer（外延晶圆）“EpiEra”，提供的尺寸包括4英寸和6英寸。

此外，昭和电工也在提升产能。负责生产的秩父分公司的月产能在2014年9月已经达到2,500片（用4英寸换算），2016年6月扩充到月产能3,000片。近年来为应对功率半导体的强劲需求，公司在2018年4月将产能从3,000片增加到5,000片，2018年9月又从5,000片增加到7,000片，2018年7月决定继续增产——在2019年2月，昭和电工宣布将SiC产能从7,000片增加到9,000片。2019年8月又开发了第二代的6英寸的高质量SiC Epitaxial Wafer（外延晶圆）--“HGE-2G”。

罗姆和住友电工Device Innovation（SEDI）也在增产

SiC元件厂商方面，把SiC晶圆厂商Si Crystal并入旗下的罗姆也在扩大生产。罗姆对其子公司“罗姆·阿波罗筑后工厂”投资200多亿日元（约人民币13.4亿元），建设用于量产SiC功率半导体的新厂房。根据预计，到2021年，公司将把SiC功率半导体的月产能提高到现在的3倍，即月产能1万2,000片，力求实现全球占比30%。罗姆已经有把SiC功率半导体搭载到电动汽车方面的经验，公司SiC功率半导体也畏惧全球TOP3以内。

此外，在采用了SiC晶圆的GaN on SiC RF Device方面，住友电工集团旗下的住友电工Device Innovation（SEDI）正在增产用于5G的GaN 晶体管（Transistor）。

我们知道，在无线通信基站之间的放大器方面，如果频段在4-40GHz的话，可以使用GaAs MMIC；3GHz以下的RRH（Remote Radio Head）的话，则需要按照标准搭载GaN 晶体管（Transistor），这就是近年来GaN 晶体管（Transistor）的需求逐步上升。另外，如果是5G通信的Sub 6（6GHz以下）的话，LDMOS无法对应、频率较高的带宽，因此现在GaN 晶体管（Transistor）占有70%以上的份额。

此外，现有的4G的基础设施中GaN的占比也在逐步上升。4G方面，硅LDMOS的占比为80%，GaN的占比已经提升到20%。

为了对应以上情况，住友电工Device Innovation（SEDI）正在扩大山梨事业所的4英寸的产线，如果把2017年的GaN 晶体管（Transistor）的产量看做1的话，2020年的生产将会是10，而且这一计划正在被苦熬苏推进。

从晶圆的处理能力来看，2019年是2017年的2倍，2020年的计划将会是2019年的3倍！不仅如此，公司还在2018年10月与SiC晶圆厂商之一的美国II-IV（Two Six）缔结战略性合约，双方合作在美国II-IV（Two Six）的新泽西工厂设置6英寸的GaN专用的量产产线。计划在2021年开始量产，届时作为GaN Device的基础元素的SiC晶圆的需求应该也会增加。

5G虽然首先在Sub 6波段开始了商业化，但预计在2022年-2023年，采用了被称为“5G+”的高频（毫米波波段）设备将会普及。届时，将需要比现在具有更高性能的GaN on SiC RF Device。

外延设备方面，爱思强开始销售新机型

相关数据预测，在SiC晶圆上沉积SiC 外延的SiC Epitaxial生成设备的需求未来应该会增加。

作为独树一帜的大型设备厂商，德国Aixtron在今年9月宣布开始销售其SiC Epitaxial生成设备的新机型--“AIX G5 WW C”。据报道，这款产品已经收到了好几家客户的订单。关于这款新设备，是以Aixtron许多设备都有采用的“ Planetary Reactor Platform”为基础，且具备最先进的Cassette to Cassette Wafer 搬运系统（从框架盒到框架盒的晶圆搬运系统），把晶圆放入Cassette、高温环境下晶圆的搬运等都是全自动化。

据介绍，这个设备可以同时处理8个6英寸的晶圆，与以往机器相比，处理能力提高了2倍。爱思强的这个操作就是力求通过投入新设备，来扩大市场比例。

除了Aixtron（爱思强）之外，东京电子、NuFlare Technology, Inc.、意大利的LPE等也都是相关设备供应商，LPE最近也决定开始进军日本市场。虽然预计未来的需求会增加，不过竞争应该也会很激烈。