中国在晶圆生产和器件制造方面要赶上西方碳化硅供应商还有多久?

浏览数量: 0     作者: 粉体网     发布时间: 2022-12-21      来源: 粉体网

在蓬勃发展的电动汽车需求和半导体自给自足的长期目标的推动下,中国致力于发展基于碳化硅 (SiC) 的电力电子产品。中国超越西方碳化硅供应商的计划是什么?


问题来了:中国的碳化硅“玩家”有哪些?中国在新兴技术和生产设施上投入了多少资金?中国供应商是否正在制定不同的商业战略来征服 SiC 市场?这些谜题中的每一个都让全球电力电子高管彻夜难眠。

Yole Intelligence 化合物半导体团队首席分析师 Ezgi Dogmus 表示, 中国SiC 是“脱钩时代”的典型代表。

在当今复杂的形势下,技术沿着不同的路径发展。例如,西方 SiC 供应商可能在中国成立合资企业,从而实现统一的全球 SiC 研发和生产的日子已经一去不复返了。我们在这个脱钩时代”看到的是两个独立的 SiC 技术、制造和供应链基础设施的并行发展。
“我们将看到竞争格局如何形成,”Onsemi 执行副总裁兼电源解决方案集团总经理 Simon Keeton 在最近接受 Ojo-Yoshida Report 采访时指出。“迄今为止,我还没有看到中国在碳化硅器件方面的竞争。”

为了满足电动汽车的动力需求,中国仍然从美国、欧洲和日本的制造商那里采购SiC器件。其中包括 Onsemi、Infineon、STMicroelectronics、Wolfspeed 和 Rohm。谁也无法猜测中国多久能够扭转供应链。

目前,西方的许多SiC企业淡化了中国在全球市场上的作用,主要是因为中国的投资集中在SiC晶圆上,而不是SiC MOSFET等器件级开发。Yole的Dogmus表示,那些在中国建立SiC产能和能力的器件厂商还没有能力与欧盟和美国的厂商竞争。

但情况正在开始发生变化。在上个月的慕尼黑电子展上,英飞凌科技公司的首席执行官Jochen Hanebeck指出:"我看到中国打算用宽带隙半导体,尤其是用碳化硅来取代硅功率半导体。”

鉴于中国需求的增长,Hanebeck 警告不要低估中国:“如果一些中国芯片制造商很快能够提供SiC 创新,我不会感到惊讶。从统计上来说,这很有可能。”

动机

中国将电力电子视为进入全球半导体行业的跳板。 中国正在 SiC 领域打一场持久战,目标是 在未来十年内最终超越西方制造商。

计划

在2021年3月发布的最新五年计划(2021-2025)中,北京将 SiC 确定为“第三代半导体”中最有前途的技术之一。规划者认为碳化硅对中国的“新基建”至关重要。功率半导体器件的快速采用将加速中国在手机快速充电、电动汽车和 5G 通信方面的发展。

催化剂

SiC在中国的发展势头源于强劲的电动车需求。自从比亚迪在2020年推出汉EV——中国第一辆基于SiC主逆变器的电动车以来,从Nio到Xpeng的众多中国电动车OEM正在推出基于SiC技术的电动车车型。

基于 SiC 的器件的优点包括能量耗散更少。SiC 器件在更高频率下的开关效率也高于标准芯片。其结果是运行效率更高、尺寸更小、重量更轻,从而提供更小的设计,同时降低了电动汽车的冷却要求。

中国的电动车公司现在正从西方供应商那里采购SiC器件。其目的是减弱其电动车行业对外国供应商的依赖性。

参与者

与西方SiC供应商处理整个供应链不同,中国企业采取了一种更细分的方法,专注于SiC生产过程的某些部分。其中包括SiC 晶锭(或衬底)、SiC外延和芯片加工、二极管和晶体管设计以及模块封装。在每个SiC供应链环节都出现了“玩家”。

中国的SiC“玩家”来自非常不同的背景,范围 从晶圆制造商到汽车制造商

中国领先的SiC衬底企业包括TankeBlue和SICC。Yole的Dogmus补充说:"Sunlight和SEMISiC也是值得密切关注的企业。" 三安集成电路公司采用混合业务模式,将代工和集成器件制造(IDM)业务结合起来,同时也在从事衬底制造。

虽然缺乏一个领先的IDM,但中国可以通过利用其整体制造能力来弥补其目前在SiC晶圆、器件和模块方面的不足。Dogmus说,"中国因其在消费产品方面的成功而闻名,在代工厂、封装等方面形成了成熟的分工。

例如,"中国企业在SiC衬底、外延片和封装方面都有很好的定位"。SiC器件制造 "被认为是下一轮竞争的关键步骤,"她说。Dogmus预计主要的IDM将建立大规模的器件产能。"这是一个谁在价值链中占据更高份额的问题"。

Yole 断言,中国器件制造商可能很快会生产用于汽车应用的 SiC 二极管。像 SiC MOSFET 这样的器件是另一回事。“(对中国供应商而言)可能需要三年或更长时间才能实现量产。截至目前,三安集成发布了车规级 MOSFET,但尚未实现量产。”Yole 报道称。

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来源:Yole Intelligence

投资

世界各地的 SiC 厂商都在对晶圆进行大量投资。

Yole化合物半导体技术和市场高级分析师Poshun Chiu告诉我们:"衬底是SiC器件成本的一个非常大的部分....。对于参与者来说,拥有自己的内部供应是非常重要的,这样他们就可以长期控制其器件开发的内部成本"。

这也解释了 最近几个月西方 SiC 厂商纷纷宣布投资 SiC 晶圆生产的原因。

中国的投资活动也集中在SiC晶圆生产上。中国领先的n型SiC供应商TankeBlue公司已投入10亿美元在大兴和北京建设6英寸和8英寸晶圆生产线。Yole表示,一期工程预计今年完成,年产10万片晶圆,计划在 2025 年扩大产能。TankeBlue 还瞄准了制造设备领域。

SICC是另一家专注于射频应用的碳化硅晶圆公司,于1月在上海交易所上市,为位于上海临港保税区的生产n型碳化硅晶圆的工厂融资。据Yole报道,其产能目标是在2024年达到每年30万片6英寸n型碳化硅晶圆。

立足于LED(GaN/GaAs)领域的三安光电,与三安集成电路在厦门开展化合物半导体代工业务。三安在湖南的一家工厂投资 23 亿美元,以支持 SiC 晶体生长、晶圆和外延片生产以及器件制造和封装。

SMIC通过投资位于绍兴的中芯集成(SMEC) 进入 SiC 市场。SMEC 成立于 2018 年,为 MEMS、IGBT 和 MOSFET 提供工艺平台。中芯国际现在为包括 SiC 在内的宽带隙半导体提供代工服务和模块封装。

比亚迪计划分拆其半导体业务,通过宁波的6英寸晶圆厂开发内部IGBT和SiC器件。到2026年,1亿美元的产能扩张将每月提供2万块6英寸晶圆。

竞争

西方碳化硅供应商在面对中国碳化硅竞争对手之前 可能有几年的缓冲期

英飞凌首席执行官Hanebeck指出,为了在基于SiC的电源系统中处于领先地位,制造商必须超越 "单个开关,了解应用和整个系统"。因此,英飞凌正在研究的不仅仅是电源开关的芯片组,还有驱动器、微控制器和配套的软件。

Wolfspeed 首席执行官 Gregg Lowe 将 SiC 描述为“一项棘手的技术,目前世界上还没有真正大量的知识。”

Lowe 预见 SiC 行业还有很长的路要走,以推动技术创新,同时削减成本和提高产量,这需要很大的耐心。

到目前为止,还没有西方碳化硅供应商向中国供应碳化硅晶锭。Yole 的 Dogmus 观察到:“一般来说,晶圆供应商更愿意在内部拥有‘神奇秘方’,并将其保存在增长的国家/地区。”

Dogmus指出,鉴于中美之间的技术竞争,知识产权保护势在必行。晶圆生产商必须拥有自己的配方和知识产权。知识产权将是所有新加入者的问题,包括中国和欧洲。在制造设备领域,中国有多家熔炉和备件供应商,这有助于中国新企业的发展和进入。

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来源:Yole Intelligence

结语

如果碳化硅是一场持久战,那么中国可以通过培育其电力电子行业而占得先机。Yole报告说,由于没有季度目标,中国有大量的时间和金钱以及数百万熟练的员工,可以在SiC领域取得成功。在“脱钩时代”, 全球SiC产业将呈现出两个动态并行发展的SiC生态圈。


本文编译自The Ojo-Yoshida Report
SiC in China: ‘Poster Child of the Decoupling Era’
作者:Junko Yoshida


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