碳化硅密封件
  • SiC制造企业的一场豪赌
来源:爱体育app    发布时间:2024-10-09 09:46:20
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  SiC器件设计和晶圆供应商正转向垂直整合的商业模式,并在资本支出上非常大手笔,他们相信该领域的需求将保持强劲。如果这一些行业出现一些明显的异常问题,SiC供应商将持有数十亿美元的闲置产能和原材料。

  为了继续满足强劲的需求,SiC制造商正在或承诺投资数十亿美元建设新的晶圆厂和工艺,以应对仍处于起步阶段的市场。但潜在的问题是,SiC产品的增长预测主要是基于乐观的预期。

  该行业希望世界会继续拥抱可再次生产的能源,电动车市场的转型不可逆,SiC器件在航空、军事、工业、医疗设施和电信领域将得到更广泛的应用。

  供应问题也潜伏着。SiC需求强劲,而且还在上升,因此供应必须稳定,以确保交付订单。与此同时,SiC制造商必须小心避免供应过剩。

  SiC的生产既昂贵又复杂。虽然SiC本身可承受高温或低温,但制造良率波动非常大,需要小心处理。SiC球制造或晶圆切片中的一个失误就可能会引起数百万美元的损失。

  Onsemi功率解决方案集团总经理Simon Keeton表示,“我们有一个fab-lighter战略,但我们大幅度的增加了SiC的资本支出。我们以前不生产自己的SiC球,但现在我们通过收购来生产。我们大家可以通过这种方式扩大这个市场,以支持需求。”

  尽管如此,考虑到SiC行业成本和复杂性,我们还是有理由问为什么有公司想要在这一个市场冒险。

  答案很简单,只有少数几家公司掌握了SiC的特性。那些花了几十年时间掌握了各种SiC生产的基本工艺、现在又有办法提高产能的公司,正坐拥一座金矿。这中间还包括Infineon、Onsemi、Wolfspeed、STMicroelectronics和Coherent等市场领导者,以及一些规模较小但增速迅猛的欧洲和中国企业,它们正在努力站稳脚跟。

  顶级公司明白他们比潜在的竞争对手有一马当先的优势,正在竞相扩大差距。这解释了最近该行业投资激增的原因。

  半导体整体市场规模为6000亿美元,而SiC只是这样的领域的一小部分,但发生在该领域的资本支出数字令人难以置信。例如,Yole Group的分析师预测,到2027年,SiC设备的需求将达到63亿美元。

  Infineon、Onsemi和ST等功率电子器件供应商正在迅速扩大其SiC产品的供应。ST计划今年在SiC资本支出上投入高达30亿美元,Infineon计划在未来五年投资20亿美元或更多,扩大在欧洲和马来西亚的设施。

  Onsemi于2021年以4.15亿美元收购了SiC球制造商GTAdvanced Technologies,该公司已宣布计划在明年年底前再投资4.5亿美元用于新部门。该公司表示,Onsemi的新投资将在两年内将产量提高16倍。

  Wolfspeed也不甘落后,计划在未来10年斥资50亿美元兴建一座新的SiC晶圆厂。

  但是SiC不是传统的硅。SiC与纯硅在基础技术、制造工艺、成本、终端市场、原材料和配套供应链等方面都有所不同。

  行业观察人士对SiC数十亿美元的资本支出计划既充满热情,又暗自怀疑。对于硅半导体来说,50亿美元的资本支出会被嘲笑,但其实两者并没有可比性。

  与硅相比,SiC的市场很小,但也在迅速增加。需求非常火爆,预计在本十年的剩余时间里仍将如此。SiC器件制造商,以及晶圆和材料供应商,不能停滞不前。它们必须在加强供应基础的同时,投资于新的晶圆厂和新技术。

  许多公司正在增加垂直业务,以推进SiC生产,从球和衬底到外延、芯片加工、器件设计、封装和系统。SiC制造工艺的垂直化与硅半导体领域的分散化系统截然相反。在硅半导体领域,fabless被认为是进入市场的最快途径。在SiC领域,日益壮大的器件制造商必须争夺仍然有限的代工产量,fabless的模式可能会带来灾难。

  在垂直运营的公司中,SiC晶圆领导者Wolfspeed现在正专注于转型为SiC器件的设计和供应商。

  2021年8月,ST与Wolfspeed签署了价值超过8亿美元的SiC晶圆长期协议。当时,ST总裁兼CEO Jean-Marc Chery表示,这一笔交易将有利于“提高我们全球SiC基板供应的灵活性”,并“有助于满足我们未来几年产品制造业务的高产量需求”。

  一年过去了,ST正在规划一个更宏伟的路线。该公司现在计划在内部生产更大比例的SiC晶圆。去年12月,它与Soitec签署了一项协议,就SiC衬造技术进行合作。

  ST还宣布了200㎜ SiC晶圆厂的计划,使其与Wolfspeed直接竞争。之前的协议会继续履行,但Wolfspeed未来来自ST的SiC晶圆订单可能会被精简。

  ST的汽车和分立业务部门负责人Marco Monti在一份声明中表示,“我们最终选择了垂直整合的模式,以最大限度地提高我们在整个制造链上的专业相关知识,从高质量的基板到大规模的前端和后端生产。与Soitec技术合作的目标是继续提高我们的制造产量和质量。”

  Wolfspeed的CEO Gregg Lowe可能预计到ST的举动是不可避免的,未来更多的大型SiC晶圆客户可能会采取类似的策略。

  Lowe是该市场的老兵,他在2021年曾表示,他已经在推动在SiC晶圆之外的业务,并补充说Wolfspeed将不得已进入SiC器件业务。作为该计划的一部分,Wolfspeed今年9月宣布将在北卡州Durham建造业内最大的200㎜SiC晶圆厂。

  Lowe在一份声明中表示,此次扩建将使工厂现有的产能增加10倍。一期工程将耗资13亿美元,预计2024年完工。他说,额外的产能将在2030年底前增加。

  Lowe说:“客户对我们产品的需求继续迅速增加,而该行业却继续受到供应限制。扩大我们的材料生产将使我们也可以更好地实现用户日渐增长的需求。”

  Wolfspeed预计在截至6月份的财年实现收入9.98亿美元,但预计的资本支出是否有点过高?Lowe并不这么认为。他认为SiC开始在许多电子应用中取代硅。他坚称,这是一个值得押注的领域。

  Lowe在10月份公布第二季度财务报表时断言,Wolfspeed正在“作为一家全球半导体巨头,引领行业从硅到SiC的转型之旅”。

  SiC不太可能很快取代硅半导体。要做到这一点,SiC的成本必须一下子就下降。产量、生产和其他技术挑战也必须得到解决。

  与此同时,硅半导体制造商并没有固步自封。在过去几年里,他们宣布的资本支出预算超过了4000亿美元。一些交易已经取消,但超过一半的交易可能会在未来10年执行,这将使硅相对于SiC具有重大优势。

  但SiC并非没有显著优势。其一是它对电动车车厂的吸引力,这些车厂希望能够通过提供强劲、强大和可靠的动力来增加客户,并获得相对于竞争对手的优势。SiC也适用于其他电动车电源管理和能源市场,使其在该领域比硅半导体有着非常明显的优势。

  这就是为什么尽管SiC市场规模比较小,而且生产和采购挑战依然存在,但市场参与者仍在向该行业投入大量资金。

  他们在过去几年进行的并购和其他投资,将使先行者为持续增长准备好,只要他们的终端市场需求仍旧保持强劲。

  SiC供应商正在进行巨额资本支出和并购,这对市场扩张至关重要。他们最大的挑战可能不是SiC技术和采购问题(虽然这样一些问题仍然挑战很大),而是他们的目标终端市场能否以合理的速度增长,从而证明这些投资的合理性。

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