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全球最大SOI衬底供应商分享行业发展动态:三大市场高速增长,碳化硅竞争激烈
2023-01-11 来源:网络整理
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关键词: 芯片 晶圆 意法半导体

临近年末,各家芯片公司都开始总结过去一年的战绩,全球最大SOI(绝缘体上硅)衬底供应商法国Soitec公司也不例外。

法国硅片大厂Soitec近日发布2023财年(2022自然年)上半年财报。财报显示,Soitec公司综合收入达到4.71亿欧元,同比增长26%,经营净利润同比增长27%。其中,占总营收72%的移动通信业务收入达3.41亿欧元,增长23%;汽车和工业收入增长72%至5700万欧元,占总收入的12%;而智能设备领域的收入达到7300万欧元,同比增长17%。

2022年12月末接受采访时,Soitec客户执行副总裁Yvon Pastol表示,截止目前,该公司已经完成了2023财年约340万片晶圆产能的四分之三左右。预计到2026财年(2025年),Soitec年度总产能希望达到约450万片晶圆,与2021财年相比实现产能接近翻倍(增长195%)。



而为了达到这一目标,Soitec已经宣布,该公司五年内计划投资11亿欧元(约合人民币82亿元)实现营收、产能全面增长。


三大战略市场高速增长,中国市场发展势头强劲

Soitec有三大高速增长的战略市场:移动通信市场、汽车和工业市场、智能设备市场。

在移动通信市场,从4G发展到5G,RF-SOI的内容量翻倍,市场对RF-SOI的需求也逐渐增加。Soitec将进一步优化各产品线的布局,包括Connect RF-SOI、Connect FD-SOI、Connect POI、Connect GaN。

Connect FD-SOI在毫米波产品落地方面不断取得进展,Connect POI目前正在处于采用阶段,可支持多种模组架构的滤波器解决方案。

在中国,Soitec的Connect RF-SOI处于生产阶段,符合中国所有一线(Tier 1)代工厂的要求,主要关于其200mm和300mm的晶圆片。Soitec正与代工厂客户进行共同研发探索在设备终端的应用,在Connect POI方面也正与中国代工厂进行沟通,通过POI赋能本土高性能滤波器的制造。

在汽车和工业市场,Soitec有三款主打产品:Auto Power-SOI、Auto FD-SOI、Auto SmartSiC。

全球电动汽车市场渗透率的稳步增长对优化衬底产生更强劲的需求。对应到Soitec的产品,主要涉及Power-SOI、FD-SOI,可用于满足在汽车市场对于信息娱乐、功能安全性、自动化驾驶等需求。SOI能够实现更高的性能、集成性、更短的上市时间(Time-To-Market),且更易于设计。应对汽车电气化趋势,Soitec正与第一个客户推动SmartSiC进入验证阶段。

在智能设备市场,Soitec有四款产品:Smart FD-SOI、Smart Imager-SOI、Smart Photonics-SOI、Smart PD-SOI。

在高速率数据传输、数据通信快速增长的需求驱动下,市场巨头们正逐渐转向高速数据收发,采用更多的光学收发。Soitec中国客户群主管乔磊纳(Lionel Georges)说,Soitec的代工厂客户正将Photonics-SOI用于数据传输方面,以及光子计算、激光雷达(Lidar)等应用中。

FD-SOI在智能终端方向有非常强劲的应用市场,为复杂的传感、连接性更强的设备、更强性能和智能化趋势提供支撑,助力实现更高性能、高能效的边缘计算芯片。Soitec看到中国市场针对FD-SOI在超低漏电(ULL)以及超低功耗(ULP)应用的关注度不断上升。



逐步向碳化硅过渡

Yvon Pastol对钛媒体App表示,中国市场是在电动汽车全球最大市场,今年全球在电动汽车方面的销量就达到了500万,未来预计到2030年,中国在电动汽车将占比全球60%,这对中国而言也是很好的机会,可以建立自身的碳化硅生态——因此拥有碳化硅晶圆衬底的Soitec受益颇多,去年上半年,其汽车和工业业务收入同比增72%,是增长最快的部门。

“整体来看,全球汽车和工业客户在向电动平台转型的过程中在逐步采用碳化硅,以提高其系统的性能。但是在全球范围内碳化硅产能是受限的,这是因为行业在生产高质量器件级别材料方面的生产能力及产能限制。”Yvon Pastol表示,未来几年,大批量生产高质量碳化硅器件,对于满足全球汽车及工业市场的强劲需求至关重要。

不久前,Soitec宣布了下一阶段的碳化硅 (SiC)衬底合作计划,由意法半导体在今后18 个月内完成对Soitec碳化硅衬底技术的产前认证测试。此次合作的目标是意法半导体采用 Soitec 的 SmartSiC™ 技术制造未来的8寸碳化硅衬底,促进公司的碳化硅器件和模块制造业务,并在中期实现量产。

意法半导体汽车和分立器件产品部总裁 Marco Monti表示:“汽车和工业客户正在加快推进系统和产品的电动化,升级到8寸 SiC 晶圆将为他们带来巨大好处,因为产品产量提高对于推动规模经济非常重要。ST选择了一种垂直整合的制造模式,从高质量的衬底,到大规模的前工序制造和后工序封测,在整个制造链中充分利用我们多年积累的专业技术专长。我们希望通过与 Soitec 技术的合作,不断提高良率和质量。”

“随着电动汽车的到来,汽车行业正面临巨变。Soitec通过尖端的 SmartSiC™ 技术,将独特的 SmartCut™ 工艺用于碳化硅半导体材料,将在推进电动汽车普及方面发挥关键作用。” Soitec 首席运营官 Bernard Aspar 表示:“将Soitec 的 SmartSiC™ 衬底与ST行业率先的碳化硅技术和专长整合,将改变汽车芯片制造的游戏规则,并树立新的标准。”

碳化硅 (SiC) 是一种颠覆性的化合物半导体材料,在电动汽车和工业制程领域重要的高增长功率应用中,碳化硅材料的固有性质令碳化硅器件的性能和能效优于硅基半导体。碳化硅可以实现更高效的电源转换、更紧凑的轻量化设计,并节省整体系统设计成本——所有这些都是汽车和工业系统成功的关键参数和要素。从 6寸 晶圆升级到 8寸 晶圆,可以使制造集成电路的可用面积增加几乎一倍,每个晶圆上的有效出片量达到升级前的1.8-1.9 倍,因此大幅增加产能。

尽管行业处于下行周期,但出于半导体日益增长的战略重要性,叠加各国政府激励措施,全球芯片制造业依然不断扩大产能、分散供应风险和加强供应链。国际半导体产业协会SEMI近日发布的报告显示,预计2023年,全球将有28个晶圆工厂投入新厂建设。

根据规划,2021-2026财年的五年计划中,除了产能翻倍以外,Soitec公司营收也有望增长两倍,电子产品EBITDA利润率或将增加至35%。


全球巨头已瞄准碳化硅

放眼碳化硅衬底的全球竞争格局,仍是海外厂商掌握话语权,美国Wolfspeed一家独大,与Coherent(曾经的II-VI)、SiCrystal(被日本罗姆收购)占据了市场份额的前三名。



先来看美国,Wolfspeed作为全球份额遥遥领先的sic衬底厂商,较早开始了SiC 的研发与生产,在2015年就已经商品化了6英寸SiC晶片,并可以小批量供货。在扩产方面, Wolfspeed也是早早地嗅到了SiC的未来市场,2019年5月,Wolfspeed发布新闻稿表示,作为公司长期增长战略的一部分,未来 5 年将投资10亿美元用于扩大碳化硅产能,在美国总部北卡罗莱纳州达勒姆市建造一座采用最先进技术的自动化200mm SiC碳化硅生产工厂和一座材料超级工厂,其中4.5亿美元用于North Fab,4.5亿美元用于材料超级工厂,1亿美元用于伴随着业务增长所需要的其它投入。消息显示,此次扩产,Wolfspeed预计其导电型的碳化硅功率器件、绝缘型射频器件、SiC 衬底产能将分别最大扩大至 2017 财年第一季度的 30 倍。

北卡罗莱纳州 Durham Fab作为Wolfspeed碳化硅衬底的主要生产基地,贡献了全球一半的导电型衬底的产能。就在9月9日,Wolfspeed再次宣布将投入数十亿美元在北卡罗来纳州查塔姆县建造一个号称世界上最大的碳化硅衬底工厂,新工厂计划建于查塔姆县,临近Wolfspeed 已建成的达勒姆碳化硅衬底工厂,一期建设预计将于 2024 年完成。这一投资计划旨在将 Wolfspeed 在达勒姆园区的现有碳化硅产能提升超 10 倍,主要生产8英寸碳化硅衬底,供应Wolfspeed于今年4月开业的纽约莫霍克谷工厂。

II-VI在成功收购光电厂商Coherent后正式更名为Coherent,但这并没有影响其在SiC衬底领域的扩产。2021年4月,Coherent表示,为了应对不断加速的电力电子市场,计划在未来5到10年内大幅提高在美国的SiC球团和基板的全球产能,5年内将其SiC基板的生产能力提高5到10倍,包括直径200mm的基板,而Coherent位于福州的新SiC工厂就属于扩产计划的一部分。

今年3月7日,Coherent又宣布,正在加快对150 mm和200 mm碳化硅衬底和外延片制造的投资,并在宾夕法尼亚州伊斯顿和瑞典基思塔进行了大规模工厂扩建。不过Coherent也指出,此次投资属于此前宣布的在未来10年向SIC投资10亿美元的一部分。消息显示,Coherent伊斯顿的150 mm和200 mm碳化硅基板年产量预计到 2027 年将达到 100 万个 150 mm单位,200 mm基板的比例将随着时间的推移而增长。Coherent执行官 Sohail Khan表示,伊斯顿工厂将在未来5年内将Coherent的碳化硅基片产量提高至少6倍。

除了Wolfspeed和Coherent两家外,安森美在去年正式收购SiC衬底厂商GTAT之后,也加入了衬底厂商队伍。今年8月11日,安森美新罕布什尔州哈德逊的碳化硅工厂剪彩落成,据悉该基地将使安森美2022年底SiC晶圆产能同比增加五倍。安森美执行副总裁兼电源解决方案集团总经理 Simon Keeton 表示,随着安森美增加基板产能并计划继续扩大产能,已经扩建到第二座大楼。在2022年第一季度财报中,安森美也宣布将扩大对GTAT的投资,一方面推动6英寸和8英寸碳化硅基板的产量,另一方面也将在2022年内把碳化硅基板的产能增加四倍。

再来看日本,罗姆的SiC衬底业务主要来自于2009年收购德国SiC衬底和外延片供应商SiCrystal。SiCrystal的首席执行官Robert Eckstein博士在近期透露,SiCrystal的中期目标是每年生产10万片,并实现九位数的销售额。据了解,SiCrystal计划在德国纽伦堡总部扩产,将员工数量扩大到450名左右,并计划未来将提高年产量由每年10万片至100万片,提升其市占率由20%到30%,而目前已生产150mm(6英寸)的晶圆,将自2024年起扩大到生产200mm(8英寸)晶圆。

此外,碳化硅外延片大厂日本昭和电工也多次发表了产能扩充声明。去年8月,昭和电工发行3519万股新股,筹得约64.56亿人民币资金,其中约700亿日圆(约41.35亿人民币)将用于扩增SiC晶圆等半导体材料产能。从昭和电工公布的计划投资细则来看,用于碳化硅衬底等扩产的资金约为58亿日圆(3.4亿人民币),扩产项目预计2023年12月完工。

韩国方面,SK Siltron也在积极扩大碳化硅晶圆产能,去年九月SK 集团宣布计划在碳化硅衬底业务上投资 7000 亿韩元(约合 38亿元人民币),以期 2025 年成为世界尖端材料市场的龙头。今年9月,SK Siltron也美国密歇根贝城 6英寸新厂正式建成投产,该晶圆厂主要生产晶锭和衬底等SiC晶圆基材。



据悉,SK Siltron南韩龟尾厂与密歇根新厂产能,下半年 6英寸年产能上看 12 万片,规模是原先 3 倍,目前持续进行第二期扩建计划,预计 2025 年完工后年产能将跃增至 50 万片。目前,SK Siltron 也持续推动 8 英寸基板计划,目标明年底启动量产。

欧洲方面,法国 Soitec于今年3月宣布,将在其位于法国贝宁的总部增设新产线,主要致力于制造 150 mm和 200 mm的 SmartSiC 衬底。新产线将使用 Soitec 专利的 SmartCut技术来生产创新型 SmartSiC优化衬底,目前,Soitec 已经与主要的碳化硅器件制造商展开基于 SmartSiC 合作,预测将于 2023 下半年开始实现该产品的盈利。

意法半导体也在积极扩产,据eenewseurope今年年初报道,ST准备建立欧洲碳化硅晶圆超级工厂,该工厂将具备制造设备和制造更大 200 mm SiC 晶圆的能力。2022 年ST资本支出为 34 亿美元,其中包括为目前使用 150 mm晶圆的意大利卡塔尼亚和新加坡的 SiC 晶圆厂提供资金。意法半导体副总裁、中国区总经理曹志平在去年透露,ST目标是到2024年,利用Norstel的产能实现碳化硅供应链40%的衬底供应完全自主。

从大厂扩产信息来看,2025年前后,碳化硅衬底会迎来一波大投产,届时全球碳化硅产业或许又会出现新局面。