左手是扩产 右手是上车 三代半在2022年很忙

来源:爱集微 #三代半# #SiC# #GaN# #年度盘点#
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【编者按】2022年,半导体行业依然在挑战中前行。后疫情时代、行业下行、地缘政治等因素仍深刻地影响着全球半导体产业链及生态。来到2023年,全球半导体行业如何发展?新的挑战又会从何而来?为了厘清这些问题,《集微网》特推出回顾展望系列,邀请行业中的代表企业,围绕热门技术和产业,就产业链发展态势、热点话题及未来展望做一番详实的总结及梳理,旨为在行业中奋进的上下游企业提供参考镜鉴。

(文/李晓延)在下行的半导体周期中,第三代半导体材料(主要是SiC和GaN)是为数不多的行业亮点。以自身的优异特性,搭上节能减碳和汽车电子化的商机,第三代半导体材料获得了市场的高度青睐。

从前几年延续至今的热潮并未减退,反而有更加升温的趋势。回看整个2022年,围绕第三代半导体材料的热点都是产能的扩张和应用的落地,这也为未来几年的行业格局奠定了基础。

巨头扩产忙不停

由于市场的急剧扩张,行业的焦点已经完全聚集在产能的扩张方面。为了满足即将到来的需求峰值,各大厂商纷纷在2022年按下了扩产的按钮。

3月8日,全球SiC衬底市占率第二的高意集团(II-VI)宣布正在美国和瑞典加快对6英寸和8英寸SiC衬底和外延晶圆制造的投资。公司此前宣布,将在未来十年投资10亿美元,用于美国宾夕法尼亚州伊斯顿和瑞典基斯塔的大规模工厂扩建。其电子技术执行副总裁Sohail Khan表示,伊斯顿工厂将在未来五年内使II-VI的SiC衬底产量提高至少6倍。

3月17日,SK siltron在美国密歇根州贝城建设的SiC晶圆工厂正式投入运营,年产量预计将在6万片晶圆左右。

3月30日,全球最大SiC外延片供应商昭和电工宣布,已开始量产直径为6英寸的SiC衬底,可用于SiC基功率半导体。

4月27日,Wolfspeed正式启用其位于美国纽约州马西的最先进的莫霍克谷SiC制造厂。莫霍克谷工厂是世界上第一个也是最大的8英寸SiC晶圆厂,第一批SiC批于4月初在工厂生产。此前,Wolfspeed已宣布了一项与Lucid的多年合作协议,为其提供SiC设备。

6月21日,韩国晶圆代工厂商东部高科(DB HiTek)将在位于忠清北道Eumseong-gun,Gamgok-myeon的8英寸半导体工厂建造下一代功率半导体生产线,目标是在2025年内向整车生产和供应首批1200伏SiC MOSFET。

6月20日,意法半导体开启了其最新的电动汽车SiC功率器件封装生产线,新产线所在工厂位于摩洛哥卡萨布兰卡-塞塔特地区的博斯克库拉,耗资2.44亿美元的扩建工程将使工厂现有生产面积扩大7500平方米,成为该公司第二大工厂。

7月14日  英飞凌马来西亚居林第三工厂举行奠基仪式,该项目总投资额超过80亿令吉(约合121.2亿元人民币),将用于SiC、GaN产品生产,2024年Q3有望投产。

8月11日,安森美新罕布什尔州哈德逊的SiC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。此次扩张使安森美能完全控制SiC制造供应链,包括SiC粉末和石墨原料的采购、封装好的SiC器件的交付。

8月24日,高意集团(II-VI)宣布,已与英飞凌签订SiC衬底多年供应协议,将为后者供货6英寸SiC衬底,并共同开发8英寸SiC衬底。

9月11日,Wolfspeed公司表示,随着需求的激增,其将在北卡罗来纳州查塔姆县建造一座价值数十亿美元的新工厂,以生产为电动汽车等提供动力的芯片原材料。Wolfspeed称,该工厂将于2030年完工,且将成为世界上最大的SiC材料工厂。而初期产能将主要用于满足自身的芯片制造需求。

9月14日,SK Siltron计划与RFHIC和Yes Power Technix成立一家合资企业,开发SiC和GaN半导体,该计划正在等待母公司SK公司批准。SK Siltron是韩国唯一一家半导体硅晶圆制造商,目前,其在韩国、美国生产SiC晶圆,也在开发GaN晶圆。而RFHIC主营GaN射频芯片,Yes Power Technix则主营SiC电源管理IC。

10月5日,欧盟委员会批准一笔在疫情后发放至意大利的经济援助,提供2.925亿欧元以支持意法半导体(ST)在意大利投建一座半导体工厂。该厂位于卡塔尼亚,将主要生产SiC晶圆,这种晶圆被用作电动汽车和快速充电站等设备所用微芯片的基层。欧盟委员会负责竞争事务的执行副主席维斯塔格说,此举意在强化欧洲的半导体供应链。

同样,国内的三代半材料建设也渐入白热化。5月,芯粤能SiC芯片制造项目主体工程封顶活动举行。随着国内唯一一家专注于车规级、具备规模化产业聚集及全产业链配套能力的SiC芯片制造项目主体工程迎来封顶,广州南沙正成为国内首个实现宽禁带半导体全产业链布局的地区。该项目后续也进展非常顺利,到11月21日,该项目的洁净室也全面进入启用阶段。

7月14日,长沙湘江新区全域145个重大项目集中开竣工,其中湖南三安半导体项目二期工程迎来正式开工。据悉,湖南三安半导体项目投资160亿元,分两期建设,项目一期主要包含SiC长晶、衬底、外延、芯片、器件封装等厂房及相关配套设施建设,项目全面建成投产后将形成两条并行的SiC研发、生产全产业链产线。

上车是个大事件

根据Yole的一份研究报告,截至2022年,比亚迪的汉-EV和现代的Ioniq-5因为可快速充电而畅销。更多的OEM(如蔚来、小鹏汽车等)也在2022年将SiC电动汽车推向市场。同时,GaN也在加速上车的进度。随着更多400V系统设计的重要性上升,GaN半导体公司将开始看到他们在 EV 设计中的份额增加。在整个2022年,无论是半导体公司还是整车厂,都开始围绕三代半材料进行布局。

3月16日,罗姆半导体公司宣布,Lucid Motors已成为公司的客户。罗姆的SiC MOSFET将安装在Lucid Air的中央车载充电单元Wunderbox中,Wunderbox集成了一个DC/DC转换器和双向车载充电器。

5月10日,ST宣布,公司正在为赛米控(Semikron)的eMPack电动汽车电源模块提供SiC技术。ST和赛米控的工程师合作将SiC MOSFET与赛米控创新的全烧结直压模具(DPD)组装工艺集成在一起。其中,SiC MOSFET可控制电动汽车主驱逆变器中的功率开关,而DPD可增强模块的性能和可靠性,并实现具有成本效益的功率和电压调节。

同在5月,安世半导体在奥地利萨尔茨堡与Kyocera AVX Components签署了一项协议,生产GaN汽车功率模块。该协议目标是以新的封装技术为基础,共同开发用于电动汽车的GaN应用。KYOCERA AVX公司成立于2021年4月,是由京瓷的“企业电子元件部门”和“AVX”合并成立的新公司,其主要产品包括传感器、功率模块等。

8月24日,理想汽车功率半导体研发及生产基地在江苏苏州高新区正式启动建设,这标志着理想汽车正式启动下一代高压电驱动技术的自主产业链布局。该生产基地由理想汽车与湖南三安半导体共同出资组建的苏州斯科半导体公司打造,预计2022年内竣工后进入设备安装和调试阶段,2023年上半年启动样品试制,2024年正式投产后预计产能将逐步提升并最终达到240万只SiC半桥功率模块的年生产能力。

9月19日,鸿海旗下竹科6英寸厂已经生产出第一颗SiC元件,目前正在进行车规认证,预计明年大量生产。

11月,丰田全新第五代普锐斯(Prius)油电混合动力车款正式发布,目前将提供HEV及PHEV两种动力车型。在发布会上,丰田董事长内山田武明确表示,他们正在积极开发氮化镓半导体,以应用在丰田的混动车型中。

11月7日,三安光电发布公告,全资子公司与主要从事新能源汽车业务的需求方签署SiC芯片战略采购意向协议,基于2022年市场价格感知,包含2023年产生的研发业务需求,至2027年预估该金额总数为38亿元。

11月22日,日本功率半导体大厂罗姆宣布,与马自达汽车株式会社、今仙电机制作所签署合作协议,将联合开发用于电动汽车电驱中的逆变器及SiC功率模块。

11月29日,罗姆与深圳基本半导体有限公司建立了战略合作关系。双方将在采用新一代材料SiC的功率半导体开发领域展开合作。罗姆表示,共同开发的零部件将被汽车厂商采用,今后将争取中国等的汽车厂商。

也是在11月,安森美总裁兼首席执行官Hassane El-Khoury表示,2023年安森美最大营收增长将来自SiC在新能源汽车市场的增长,未来3年预计可实现40亿美元营收。2022-2023年,安森美资本支出占总收入将会达到15%—20%,而将会主要投入到SiC领域。

12月12日,东风旗下智新半导体SiC功率模块项目将于2023年实现量产装车。在2022年10月,东风汽车宣布,与中国中车合资成立的智新半导体已启动二期项目建设,年产能将达到120万只,预计2024年建成,不仅能满足东风公司到2025年产销100万辆新能源汽车对IGBT模块的需求,还能为其他车企供货。

技术新突破不止步

尽管第三代半导体材料商用化已经全面开启,但是在材料制备和器件方面的探索仍然没有止步,很多技术难题仍需要得到克服。

3月15日,丰田合成官网宣布,他们与大阪大学合作,成功制造出应用于功率半导体的6英寸GaN衬底。 据介绍,这项成果是由日本环境省,丰田合成和大阪大学利用钠助溶剂液相法GaN单晶生长法,生产了超过6英寸的高质量 GaN 衬底。

6月14日,Finwave半导体公司推出了8英寸 3D FinFET GaN技术,帮助解决5G挑战。该项目获得了美国能源部432万美元的资助。该公司联合创始人Tomas Palacios教授和Bin Lu博士合作发明了多种技术,其中就包括了基于 FinFET 架构的新型GaN晶体管。该技术可使用标准Si晶圆厂的工艺技术,可以从8英寸扩展到12英寸。

10月,Odyssey公司宣布正在美国制造工作电压为 650V和1200V的垂直GaN FET晶体管样品,计划于 2022 年第四季度提供用于客户评估。这一举措意义重大,因为全球有多个 1200V 垂直GaN项目,欧洲的imec和Bosch致力于该技术,而中国的晶湛(Enkris)生产适用于此类的 300mm 外延片设备。

11月22日,世界先进宣布,其领先的八寸0.35微米650V的新基底高电压氮化镓产品已于客户端完成首批产品系统及可靠性验证,正式进入量产,为特殊芯片制造服务领域首家量产此技术的公司。

当前,SiC现在的主流尺寸是4到6英寸,正在向8英寸转变;硅基GaN的主流尺寸是6到8英寸,正在向12英寸过渡。因此,扩大晶圆尺寸已经降低成本是行业研究的重点。同时,材料的加工技术以及器件及模块封装也是研究的前沿。随着行业研究力度的不断增大,2023年还会有很多技术突破会逐个揭幕。

责编: 张轶群
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