SiC器件設(shè)計和晶圓供應(yīng)商正轉(zhuǎn)向垂直整合的商業(yè)模式，并在資本支出上非常大手筆，他們相信該領(lǐng)域的需求將保持強(qiáng)勁。如果這些行業(yè)出現(xiàn)問題，SiC供應(yīng)商將持有數(shù)十億美元的閑置產(chǎn)能和原材料。

SiC供應(yīng)鏈正處于一種微妙的平衡狀態(tài)。

為了繼續(xù)滿足強(qiáng)勁的需求，SiC制造商正在或承諾投資數(shù)十億美元建設(shè)新的晶圓廠和工藝，以應(yīng)對仍處于起步階段的市場。但潛在的問題是，SiC產(chǎn)品的增長預(yù)測主要是基于樂觀的預(yù)期。

該行業(yè)希望世界會繼續(xù)擁抱可再生能源，電動車市場的轉(zhuǎn)型不可逆，SiC器件在航空、軍事、工業(yè)、醫(yī)療設(shè)備和電信領(lǐng)域?qū)⒌玫礁鼜V泛的應(yīng)用。

供應(yīng)問題也潛伏著。SiC需求強(qiáng)勁，而且還在上升，因此供應(yīng)必須穩(wěn)定，以確保交付訂單。與此同時，SiC制造商必須小心避免供應(yīng)過剩。

SiC的生產(chǎn)既昂貴又復(fù)雜。雖然SiC本身能夠承受高溫或低溫，但制造良率波動非常大，需要小心處理。SiC球制造或晶圓切片中的一個失誤就可能導(dǎo)致數(shù)百萬美元的損失。

簡而言之，SiC市場潛力很大，又相當(dāng)脆弱。

Onsemi功率解決方案集團(tuán)總經(jīng)理Simon Keeton表示，“我們有一個fab-lighter戰(zhàn)略，但我們大幅增加了SiC的資本支出。我們以前不生產(chǎn)自己的SiC球，但現(xiàn)在我們通過收購來生產(chǎn)。我們可以通過這種方式擴(kuò)大這個市場，以支持需求。”

盡管如此，考慮到SiC行業(yè)成本和復(fù)雜性，我們還是有理由問為什么有公司想要在這個市場冒險。

答案很簡單，只有少數(shù)幾家公司掌握了SiC的特性。那些花了幾十年時間掌握了各種SiC生產(chǎn)工藝、現(xiàn)在又有辦法提高產(chǎn)能的公司，正坐擁一座金礦。其中包括Infineon、Onsemi、Wolfspeed、STMicroelectronics和Coherent等市場領(lǐng)導(dǎo)者，以及一些規(guī)模較小但增速迅猛的歐洲和中國企業(yè)，它們正在努力站穩(wěn)腳跟。

頂級公司知道他們比潛在的競爭對手有領(lǐng)先優(yōu)勢，正在競相擴(kuò)大差距。這解釋了最近該行業(yè)投資激增的原因。

巨額投資

半導(dǎo)體整體市場規(guī)模為6000億美元，而SiC只是這個領(lǐng)域的一小部分，但發(fā)生在該領(lǐng)域的資本支出數(shù)字令人難以置信。例如，Yole Group的分析師預(yù)測，到2027年，SiC設(shè)備的需求將達(dá)到63億美元。

Infineon、Onsemi和ST等功率電子器件供應(yīng)商正在迅速擴(kuò)大其SiC產(chǎn)品的供應(yīng)。ST計劃今年在SiC資本支出上投入高達(dá)30億美元，Infineon計劃在未來五年投資20億美元或更多，擴(kuò)大在歐洲和馬來西亞的設(shè)施。

Onsemi于2021年以4.15億美元收購了SiC球制造商GT Advanced Technologies，該公司已宣布計劃在明年年底前再投資4.5億美元用于新部門。該公司表示，Onsemi的新投資將在兩年內(nèi)將產(chǎn)量提高16倍。

Wolfspeed也不甘落后，計劃在未來10年斥資50億美元興建一座新的SiC晶圓廠。

但是SiC不是傳統(tǒng)的硅。SiC與純硅在基礎(chǔ)技術(shù)、制造工藝、成本、終端市場、原材料和配套供應(yīng)鏈等方面都有所不同。

這就解釋了為什么SiC的過去和擬議資本支出與硅的差距如此之大。

行業(yè)觀察人士對SiC數(shù)十億美元的資本支出計劃既充滿熱情，又暗自懷疑。對于硅半導(dǎo)體來說，50億美元的資本支出會被嘲笑，但其實兩者并沒有可比性。

與硅相比，SiC的市場很小，但也在快速增長。需求非常火爆，預(yù)計在本十年的剩余時間里仍將如此。SiC器件制造商，以及晶圓和材料供應(yīng)商，不能停滯不前。它們必須在加強(qiáng)供應(yīng)基礎(chǔ)的同時，投資于新的晶圓廠和新技術(shù)。

許多公司正在增加垂直業(yè)務(wù)，以推進(jìn)SiC生產(chǎn)，從球和襯底到外延、芯片加工、器件設(shè)計、封裝和系統(tǒng)。SiC制造工藝的垂直化與硅半導(dǎo)體領(lǐng)域的分散化系統(tǒng)截然相反。在硅半導(dǎo)體領(lǐng)域，fabless被認(rèn)為是進(jìn)入市場的最快途徑。在SiC領(lǐng)域，日益壯大的器件制造商必須爭奪仍然有限的代工產(chǎn)量，fabless的模式可能會帶來災(zāi)難。

在垂直運(yùn)營的公司中，SiC晶圓領(lǐng)導(dǎo)者Wolfspeed現(xiàn)在正專注于轉(zhuǎn)型為SiC器件的設(shè)計和供應(yīng)商。

2021年8月，ST與Wolfspeed簽署了價值超過8億美元的SiC晶圓長期協(xié)議。當(dāng)時，ST總裁兼CEO Jean-Marc Chery表示，這筆交易將有助于“提高我們?nèi)騍iC基板供應(yīng)的靈活性”，并“有助于滿足我們未來幾年產(chǎn)品制造業(yè)務(wù)的高產(chǎn)量需求”。

一年過去了，ST正在規(guī)劃一個更宏偉的路線。該公司現(xiàn)在計劃在內(nèi)部生產(chǎn)更大比例的SiC晶圓。去年12月，它與Soitec簽署了一項協(xié)議，就SiC襯底制造技術(shù)進(jìn)行合作。

ST還宣布了200㎜ SiC晶圓廠的計劃，使其與Wolfspeed直接競爭。之前的協(xié)議會繼續(xù)履行，但Wolfspeed未來來自ST的SiC晶圓訂單可能會被精簡。

ST的汽車和分立業(yè)務(wù)部門負(fù)責(zé)人Marco Monti在一份聲明中表示，“我們選擇了垂直整合的模式，以最大限度地提高我們在整個制造鏈上的專業(yè)知識，從高質(zhì)量的基板到大規(guī)模的前端和后端生產(chǎn)。與Soitec技術(shù)合作的目標(biāo)是繼續(xù)提高我們的制造產(chǎn)量和質(zhì)量。”

Wolfspeed的CEO Gregg Lowe可能預(yù)計到ST的舉動是不可避免的，未來更多的大型SiC晶圓客戶可能會采取類似的策略。

Lowe是該市場的老兵，他在2021年曾表示，他已經(jīng)在推動在SiC晶圓之外的業(yè)務(wù)，并補(bǔ)充說Wolfspeed將不得不進(jìn)入SiC器件業(yè)務(wù)。作為該計劃的一部分，Wolfspeed今年9月宣布將在北卡州Durham建造業(yè)內(nèi)最大的200㎜SiC晶圓廠。

Lowe在一份聲明中表示，此次擴(kuò)建將使工廠現(xiàn)有的產(chǎn)能增加10倍。一期工程將耗資13億美元，預(yù)計2024年完工。他說，額外的產(chǎn)能將在2030年底前增加。

Lowe說：“客戶對我們產(chǎn)品的需求繼續(xù)快速增長，而該行業(yè)卻繼續(xù)受到供應(yīng)限制。擴(kuò)大我們的材料生產(chǎn)將使我們能夠更好地滿足客戶日益增長的需求。”

Wolfspeed預(yù)計在截至6月份的財年實現(xiàn)收入9.98億美元，但預(yù)計的資本支出是否有點過高？Lowe并不這么認(rèn)為。他認(rèn)為SiC開始在許多電子應(yīng)用中取代硅。他堅稱，這是一個值得押注的領(lǐng)域。

Lowe在10月份公布第二季度財報時斷言，Wolfspeed正在“作為一家全球半導(dǎo)體巨頭，引領(lǐng)行業(yè)從硅到SiC的轉(zhuǎn)型之旅”。

SiC能否全面取代硅？

SiC不太可能很快取代硅半導(dǎo)體。要做到這一點，SiC的成本必須大幅下降。產(chǎn)量、生產(chǎn)和其他技術(shù)挑戰(zhàn)也必須得到解決。

與此同時，硅半導(dǎo)體制造商并沒有固步自封。在過去幾年里，他們宣布的資本支出預(yù)算超過了4000億美元。一些交易已經(jīng)取消，但超過一半的交易可能會在未來10年執(zhí)行，這將使硅相對于SiC具有重大優(yōu)勢。

但SiC并非沒有顯著優(yōu)勢。其一是它對電動車車廠的吸引力，這些車廠希望通過提供強(qiáng)勁、強(qiáng)大和可靠的動力來增加客戶，并獲得相對于競爭對手的優(yōu)勢。SiC也適用于其他電動車電源管理和能源市場，使其在該領(lǐng)域比硅半導(dǎo)體具有明顯的優(yōu)勢。

這就是為什么盡管SiC市場規(guī)模相對較小，而且生產(chǎn)和采購挑戰(zhàn)依然存在，但市場參與者仍在向該行業(yè)投入大量資金。

他們在過去幾年進(jìn)行的并購和其他投資，將使先行者為持續(xù)增長做好準(zhǔn)備，只要他們的終端市場需求仍舊保持強(qiáng)勁。

SiC供應(yīng)商正在進(jìn)行巨額資本支出和并購，這對市場擴(kuò)張至關(guān)重要。他們最大的挑戰(zhàn)可能不是SiC技術(shù)和采購問題（雖然這些問題仍然挑戰(zhàn)很大），而是他們的目標(biāo)終端市場能否以合理的速度增長，從而證明這些投資的合理性。

審核編輯 ：李倩