岁末已至,集邦化合物半导体提炼出了2024年第三代半导体产业(海外市场)十大关键词,与大家一起回顾不平凡的2024年。
根据TrendForce集邦咨询最新预测,未来几年,尽管面临挑战,但碳化硅/氮化镓功率器件市场规模将维持增长态势。在此背景下,国际功率器件大厂纷纷在碳化硅/氮化镓领域加强攻势,积极把握产业发展带来的机遇。
2024年,围绕技术研发、市场拓展、产能建设、战略合作、收并购等主题,碳化硅/氮化镓相关厂商动作频频,硕果累累。
关键词一:政府扶持
以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料被认为是当今电子电力产业发展的重要推动力,已在新能源汽车、光储充、智能电网、5G通信、微波射频、消费电子等领域展现出较高应用价值,并具有较大的远景发展空间。各国政府对第三代半导体产业的发展给予了高度重视,从战略高度出台了一系列利好政策,并以真金白银补贴相关企业。
美国对于在其国内开展碳化硅/氮化镓相关业务的厂商的补贴力度是巨大的,并已经有多家企业获得了高额补助。
具体来看,Wolfspeed已与美国商务部签署了备忘录,将根据《芯片和科学法案》拟直接获得高达7.5亿美元(约54.74亿人民币)的资金;美国商务部已与德国汽车零部件供应商博世(Bosch)达成初步协议,将为博世在加州的碳化硅功率半导体工厂兴建计划,提供多达2.25亿美元(约16.38亿人民币)的补贴;此外,X-fab、格芯也已获得美国《芯片和科学法案》资金支持。
除美国外,欧盟批准意大利政府补贴20亿欧元(约151.96亿人民币)以支持意法半导体建设碳化硅晶圆厂;日本经济产业省为电装与富士电机共同投资的碳化硅半导体项目提供补贴……
这些大手笔的补助体现了各国政府对第三代半导体产业重要性的认识,以及确保本国在全球第三代半导体供应链中保持竞争力的决心。通过这些补助,各国将推动第三代半导体技术升级、产能扩大,最终共同促进产业的进一步发展。
关键词二:芯片封锁
2024年12月23日,美国白宫网站发布简报称,拜登政府将基于《贸易法》“301条款”对中国生产的成熟制程半导体展开贸易审查,还特别提及碳化硅衬底。本次“301条款”调查涉及汽车、医疗设备、关键基础设施、关键航空航天和国防系统以及发电和电网等关键领域的半导体以及下游产品。
近年来,国内厂商在碳化硅领域的快速突破是有目共睹的,也为实现国产替代甚至进军国际市场打下了良好的基础。目前,国内部分碳化硅衬底头部企业已成功打入美国市场。
而美国近几年也正积极投资碳化硅半导体产业链,鉴于中国企业在碳化硅领域的快速进展,美国寄希望于“301条款”对中国碳化硅企业进行施压。
关键词三:收并购
目前,碳化硅/氮化镓产业已进入整合期,厂商收并购事件屡见不鲜。2024年,瑞萨收购Transphorm、安森美收购Qrovo碳化硅业务、PI收购Odyssey、格芯收购Tagore的功率氮化镓技术等事件都在业内引发了广泛关注。
其中,瑞萨电子对Transphorm的收购交易价格为3.39亿美元(约25.76亿人民币)。这是GaN功率半导体领域,继2023年3月英飞凌斥资8.3亿美元(约63亿人民币)收购GaN Systems之后的又一项重要并购案。
2024年,碳化硅产业发展的阻力尚不明显,整合洗牌的力度较小,氮化镓领域洗牌的力度显然更大,即使是头部企业如Transphorm,也避免不了被并购的命运。
通过收并购,行业集中度进一步提升,头部企业的竞争优势将进一步强化。尽管2024年碳化硅/氮化镓相关的十多起收并购事件影响力大小不一,但在推动产业良性发展方面都有一定的积极意义。
关键词四:重大项目
在产业发展过程中,产能始终是一个绕不开的关键话题。2024年,碳化硅/氮化镓扩产热度仍然居高不下,众多项目都在推进当中,其中不乏投资数百亿的大动作。在这些项目当中,意法半导体、英飞凌、德州仪器(TI)旗下项目令人印象深刻。
早在2023年11月,就有消息披露,意法半导体将于意大利西西里岛卡塔尼亚投资50亿欧元(约380亿人民币),新建一座8英寸碳化硅超级半导体晶圆厂。
而在2024年5月,意法半导体正式宣布将建造该SiC工厂;英飞凌在2024年8月宣布其位于马来西亚的新工厂(Kulim 3)一期项目正式启动运营,建设完成后该工厂将成为全球最大且最具竞争力的8英寸碳化硅功率半导体晶圆厂;德州仪器随后在10月宣布,其位于日本会津的工厂已开始生产基于氮化镓的功率半导体,随着会津工厂的投产,加上德州达拉斯现有的氮化镓生产基地,德州仪器内部氮化镓功率半导体的产能将增加四倍。
关键词五:战略合作
合作有助于加快企业创新步伐,共享资源,降低成本,提高效率,减少不必要的竞争,能够实现双赢。2024年,碳化硅/氮化镓相关厂商在合作方面成果颇丰。
当前,车用场景已成为碳化硅/氮化镓技术重点布局的领域之一。围绕车用碳化硅功率模块,英飞凌和Stellantis集团宣布,双方将联合开发Stellantis集团旗下电动汽车的动力架构;罗姆则与台积电就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立了战略合作伙伴关系。
SiC长晶受限于生长良率低、周期长等瓶颈导致成本无法有效降低。而先进SiC键合衬底技术可以将高、低质量SiC衬底进行键合集成,有效利用低质量长晶衬底,与长晶技术一同推进SiC材料成本的降低。围绕键合技术,Resonac(原昭和电工)与Soitec宣布共同开发用于功率半导体的8英寸碳化硅键合衬底,通过降本推动8英寸碳化硅转型。
关键词六:大尺寸晶圆
晶圆尺寸增大意味着每片晶圆上可以制造更多的芯片,从而提高了生产效率。不仅降低了单个芯片的生产成本,还使得整体制造成本得到优化。因此,大尺寸晶圆在经济上具有更高的效益,为制造商带来了更大的竞争优势。2024年,大尺寸晶圆仍然是各大厂商不懈的追求。
在碳化硅领域, Coherent推出了8英寸碳化硅外延晶圆,采用尖端的厚度和掺杂均匀性设计,树立了新的行业标准。在氮化镓领域,英飞凌成功开发出全球首款12英寸功率氮化镓晶圆,信越化学发布12英寸氮化镓生长用QST衬底。
在产业价格战趋势逐步显现的背景下,降本已成为各大厂商共同的诉求,产业链向大尺寸晶圆转型的目标将更加明确。
关键词七:迈向更高电压
碳化硅在新能源汽车、光储充、轨道交通、智能电网等高压大功率领域应用前景广阔,推动了相关厂商的碳化硅器件研发朝着更高电压、更大功率方向发展。英飞凌推出了CoolSiC™肖特基二极管2000V G5,这是市面上首款击穿电压达到2000V的分立碳化硅二极管。
尽管目前氮化镓已在低压低功率的消费电子快充市场得到了大规模应用,但在高压大功率应用场景,氮化镓器件也有用武之地。PI推出了采用PowiGaN™技术制造而成的业界首款1700V氮化镓开关IC。在汽车充电器、太阳能逆变器、三相电表和各种工业电源系统等电源应用中,这种新型器件可取代价格较高的碳化硅晶体管,对碳化硅在高压大功率场景的应用构成了挑战,
碳化硅/氮化镓在高压大功率场景都有一定的优势,2024年,各大厂商相继推出了一系列1200V电压等级的碳化硅功率器件以及650V电压等级的氮化镓器件,未来将持续探索更高电压等级应用。
关键词八:助燃AI
AI技术的强势崛起,带动算力需求持续攀升,CPU/GPU的功耗问题日益显著。为了应对更高端的AI运算,服务器电源的效能、功率密度必须进一步提高,碳化硅/氮化镓在这个过程中将扮演关键角色。当前,AI服务器电源已成为碳化硅/氮化镓功率器件大厂布局的重点领域之一。
在2024年11月,纳微发布了全球首款8.5kW AI数据中心服务器电源,采用了氮化镓和碳化硅技术的混合设计,实现了>97.5%的超高效率;英飞凌目前已推出输出功率为3kW和3.3kW的AI服务器电源,8kW产品预计将于2025年第一季度上市。
为了抢占商机,英飞凌与纳微半导体均在今年公布了针对AI数据中心的技术路线图,该路线图在优先考虑能源效率前提下,专为满足AI数据中心当前和未来的能源需求而设计。
碳化硅/氮化镓厂商在技术和产品上的持续迭代升级,推动着AI服务器电源功率密度和效率持续提升,进而促进AI产业释放出更大价值。
关键词九:加速“上车”
2024年,碳化硅几乎成为新能源汽车新车型的标配,搭载800V碳化硅平台的新车型层出不穷,碳化硅车用市场发展形势喜人。为抢抓市场需求,碳化硅器件相关厂商不仅推出了各类适配车用场景的碳化硅器件/模块产品,还积极寻求与车企合作。
产品方面,东芝、三菱推出了用于汽车牵引逆变器的碳化硅MOSFET裸片;英飞凌推出了硅和碳化硅混合汽车功率模块;意法半导体推出第四代碳化硅MOSFET技术,在满足汽车和工业市场应用需求的同时,还特别针对电动汽车牵引逆变器应用进行了优化……
合作方面,意法半导体已与长城汽车、吉利汽车2家车企达成合作,英飞凌已与本田汽车、吉利汽车、小米汽车、零跑汽车4家车企携手合作,安森美已和理想达成、大众汽车签署了碳化硅长期供货协议,罗姆则与长城汽车签署了碳化硅车载功率模块战略合作协议。
可以预见,尽管碳化硅应用边界正在向多个领域延伸,但在未来相当长一段时间内,车用领域都会是碳化硅的主战场。
关键词十:印度市场崛起
近年来,碳化硅/氮化镓产业在全球各地火热发展,但在印度市场并没有泛起多大的水花,但在2024年,印度市场一跃成为碳化硅/氮化镓产业热门地。
过去一年在印度,不时传出碳化硅/氮化镓相关进展,其中包括:总投资62亿卢比(约5.29亿人民币)的印度首个碳化硅半导体工厂正式开工;美印达成协议,将在印度联合建设半导体制造厂,专注生产红外线、氮化镓和碳化硅半导体;此外,还有融资、技术研发相关消息。
印度政府非常重视本土半导体行业发展,已将芯片制造作为经济发展的重中之重。2024年2月,印度政府批准了一项总投资达152亿美元的芯片制造厂投资计划。随着印度政府不断加大投资力度,本土半导体行业发展持续加速,市场对碳化硅/氮化镓等高性能材料的需求大幅增长,印度碳化硅/氮化镓产业由此开始强势崛起。
以上就是集邦化合物半导体提炼出的2024年第三代半导体产业(海外市场)十大关键词,那么,大家心目中的十大关键词又是什么呢?过去一年海外化合物半导体产业又有哪些动态给大家留下了最深刻的印象?欢迎到评论区留言。
更多SiC和GaN的市场资讯,请关注微信公众账号:集邦化合物半导体。