發布時間：2019/10/14 15:46:09
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2019.10.14 來源：半導體行業觀察
過去多年 一直被詬病“價格過高”的碳化硅（SiC）終于正式進入了增長期。作為被寄予厚望的電動汽車、第五代通信系統（5G）等應用的不可或缺的材料，碳化硅晶圓（Wafer）、采用了晶圓的芯片、高頻（RF）元件廠商（Device Maker）、生產設備廠商的業務都進入了活躍期。
有預測指出，在2023年超過100億美元（約人民幣708億元）的功率半導體市場中，SiC占20億美元（約人民幣141.6億元）”.也有預測指出，在未來2-3年內，8英寸（直徑200mm）SiC晶圓將會“登場”，如果真的可以實現，現存的半導體工廠的量產將會更加容易，投資可能會更加活躍。在此我匯總了各家相關公司的動態。
手握全球6成SiC晶圓的美國Cree（科銳）在今年5月宣布，考慮到未來汽車的電動化、5G需求的擴大，公司未來5年將投資10億美元（約人民幣70.8億元）擴大SiC的產能，。與2016年7月-9月期間的產能相比，科銳2024年的SiC、GaN Device（GaN on SiC RF）、SiC晶圓的產能將分別最大擴大到30倍。
美國Cree（科銳）還公布說，將要在被稱為“North Fab”的新工廠投資4.5億美元（約人民幣31.86億元），增產SiC和GaN Device。同時籌備符合車載認定要求的生產產線，預計在2020年開始生產。預計屆時6英寸（直徑150mm）的SiC晶圓產能將提高18倍（按晶圓面積計算），到2024年8英寸將會實現量產，產能將進一步提高。
此外，他們對位于北卡羅萊納州的達勒姆總部的園區內的現有工廠投資4.5億美元（約人民幣31.86億元），作為其SiC晶圓的第一個“Mega Factory”，以增加SiC晶圓的產能。至于剩下的1億美金（約人民幣7.08億元），公司對其他相關業務進行擴大投資。
Cree（科銳）曾在9月份明確表示，公司將要在紐約州的Marcy建設上文中提到的“North Fab”，并計劃通過8英寸SiC晶圓來量產功率半導體和RF Device，按照最初的計劃，符合車載認定標準的產線將在2022年開始啟動生產。
但是，Cree（科銳）在5月份曾表示，隨著計劃的實際推行，公司得到了紐約州5億美元（約人民幣35.4億元）的補助金，為此他們決定把產能比原計劃提高25%。那就意味著截止到2024年的投資計劃與之前的預測相比，節約了2.8億美元（約人民幣19.8億元），紐約州新工廠竣工后的最大面積為48萬平方英尺，其中1/4是清潔間，未來將根據需求擴產。
如上所述，Cree（科銳）擴大的SiC產能除了用來生產自己公司的SiC & GaN Device之外，他們還與其他半導體廠商簽訂了持續數年之久的SiC晶圓的長期供給合約。具體明細如下：
與美國ON Semiconductor（安森美）簽訂了8,500多萬美元（約人民幣6.0億元）的合約（6英寸）、與意大利的ST Microelectronics（意法半導體）簽訂了2.2億美元（約人民幣15.6億元）的合約（6英寸）、與德國的英飛凌也簽訂了關于6英寸的合約，同時還與另一家非公開的企業簽訂合約。
此外，Cree（科銳）在5月份還被大眾（VW）集團選定為SiC合作伙伴，公司不僅為VW供應SiC 元件，他們9月份還與美國大型Tier 1德爾福（Delphi）公司簽訂了自2022年起供應用用于800V 變頻器（Inverter）的SiC-MOSFET的協議，同時也有其他汽車零部件相關廠商不斷向Cree（科銳）進行咨詢。
ST Microelectronics（意法半導體）在9月份也公開表示，公司為雷諾（Renault）、日產汽車、三菱汽車聯盟（Alliance）旗下的電動汽車搭載的OBC(On-Board Charge, 即車載充電)提供SiC功率半導體。搭載了意法半導體的SiC產品的OBC預計在2021年開始批量生產，此外，據說意法半導體給雷諾（Renault）、日產汽車和三菱汽車聯盟（Alliance）提供標準的包含硅產品在內的相關元件（Component）。
關于SiC晶圓的供應商，除了Cree（科銳），還有美國的II-IV（Two Six）、美國Dow（陶氏集團）、羅姆旗下的德國Si Crystal等，中國的新興廠商也在逐步增多，據海外部某生產設備主管透露說，“不僅僅是Cree（科銳），所有的廠商都在積極推進增產”。
9月份，硅晶圓廠商（Silicon Wafer Maker）韓國SK Siltron以4.5億美元（約人民幣31.86億元）的價格從杜邦的子公司DuPont Electronics＆Imaging（E＆I）中收購了化合物解決方案（CSS）事業部，由于需要相關機關的批準，這單收購預計在2019年年末完成。杜邦表示，“CSS事業部有生產硅晶圓的最尖端技術，公司也在為電力電子元件（Power Electronics）市場供貨，但這并不是E&I的戰略性的優先事項。考慮到以上，我們認為SK Siltron是比較好的擁有者”!外界普遍認為，SK Siltron在繼硅晶圓之后，又在鞏固在SiC晶圓方面的地位，同時為應對貿易戰爭、力圖實現國產化。
此外，意法半導體在2月份公布，要收購瑞典SiC晶圓廠商Norstel的55%的股份，同時可選擇在某些條件下收購剩余的45%。Norstel作為瑞典Linköping大學的獨立企業（Spin Off Company）創立于2005年，從事開發和生產6英寸的SiC Bearing和外延晶圓。
此外，關于SiC晶圓方面，6月份GT Advanced Technologies（GTAT）與臺灣大型硅晶圓廠商GWC（環球晶圓）進行合作，締結了長期供給GTAT產的6英寸SiC晶圓、GWC進行銷售的合約。
同時，在SiC晶圓上沉積高品質的SiC薄膜的SiC 外延片相關的活動也很活躍，特別是日本廠商尤其活躍。住友電工在2017年開始量產了高質量的Epitaxial Wafer（外延晶圓）“EpiEra”，提供的尺寸包括4英寸和6英寸。
此外，昭和電工也在提升產能。負責生產的秩父分公司的月產能在2014年9月已經達到2,500片（用4英寸換算），2016年6月擴充到月產能3,000片。近年來為應對功率半導體的強勁需求，公司在2018年4月將產能從3,000片增加到5,000片，2018年9月又從5,000片增加到7,000片，2018年7月決定繼續增產——在2019年2月，昭和電工宣布將SiC產能從7,000片增加到9,000片。2019年8月又開發了第二代的6英寸的高質量SiC Epitaxial Wafer（外延晶圓）--“HGE-2G”。
SiC元件廠商方面，把SiC晶圓廠商Si Crystal并入旗下的羅姆也在擴大生產。羅姆對其子公司“羅姆·阿波羅筑后工廠”投資200多億日元（約人民幣13.4億元），建設用于量產SiC功率半導體的新廠房。根據預計，到2021年，公司將把SiC功率半導體的月產能提高到現在的3倍，即月產能1萬2,000片，力求實現全球占比30%。羅姆已經有把SiC功率半導體搭載到電動汽車方面的經驗，公司SiC功率半導體也畏懼全球TOP3以內。
此外，在采用了SiC晶圓的GaN on SiC RF Device方面，住友電工集團旗下的住友電工Device Innovation（SEDI）正在增產用于5G的GaN 晶體管（Transistor）。
我們知道，在無線通信基站之間的放大器方面，如果頻段在4-40GHz的話，可以使用GaAs MMIC；3GHz以下的RRH（Remote Radio Head）的話，則需要按照標準搭載GaN 晶體管（Transistor），這就是近年來GaN 晶體管（Transistor）的需求逐步上升。另外，如果是5G通信的Sub 6（6GHz以下）的話，LDMOS無法對應、頻率較高的帶寬，因此現在GaN 晶體管（Transistor）占有70%以上的份額。
此外，現有的4G的基礎設施中GaN的占比也在逐步上升。4G方面，硅LDMOS的占比為80%，GaN的占比已經提升到20%。
為了對應以上情況，住友電工Device Innovation（SEDI）正在擴大山梨事業所的4英寸的產線，如果把2017年的GaN 晶體管（Transistor）的產量看做1的話，2020年的生產將會是10，而且這一計劃正在被苦熬蘇推進。
從晶圓的處理能力來看，2019年是2017年的2倍，2020年的計劃將會是2019年的3倍！不僅如此，公司還在2018年10月與SiC晶圓廠商之一的美國II-IV（Two Six）締結戰略性合約，雙方合作在美國II-IV（Two Six）的新澤西工廠設置6英寸的GaN專用的量產產線。計劃在2021年開始量產，屆時作為GaN Device的基礎元素的SiC晶圓的需求應該也會增加。
5G雖然首先在Sub 6波段開始了商業化，但預計在2022年-2023年，采用了被稱為“5G+”的高頻（毫米波波段）設備將會普及。屆時，將需要比現在具有更高性能的GaN on SiC RF Device。
相關數據預測，在SiC晶圓上沉積SiC 外延的SiC Epitaxial生成設備的需求未來應該會增加。
作為獨樹一幟的大型設備廠商 ，德國Aixtron在今年9月宣布開始銷售其SiC Epitaxial生成設備的新機型--“AIX G5 WW C”。據報道，這款產品已經收到了好幾家客戶的訂單。關于這款新設備，是以Aixtron許多設備都有采用的“ Planetary Reactor Platform”為基礎，且具備最先進的Cassette to Cassette Wafer 搬運系統（從框架盒到框架盒的晶圓搬運系統），把晶圓放入Cassette、高溫環境下晶圓的搬運等都是全自動化。
據介紹，這個設備可以同時處理8個6英寸的晶圓，與以往機器相比，處理能力提高了2倍。愛思強的這個操作就是力求通過投入新設備，來擴大市場比例。
除了Aixtron（愛思強）之外，東京電子、NuFlare Technology, Inc.、意大利的LPE等也都是相關設備供應商，LPE最近也決定開始進軍日本市場。雖然預計未來的需求會增加，不過競爭應該也會很激烈。
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