SiC材料由于具有高硬度、耐熱性和耐高壓能力,可實現高效率和穩健的功率半導體,越來越廣泛被應用于太陽光電(PV)、工業電源和電動車(EV)的充電基礎設施。然而,SiC仍存在生産瓶頸尚未解決、原料晶柱質量不穩定導致良率問題以及SiC組件的成本過高等挑戰,使得SiC市場仍面臨巨大的産能缺口。
碳化硅(SiC)芯片經常出現在媒體報導中,這一事實充份預告著這種寬能隙(wide bandgap;WBG)半導體材料已經認證,可望成爲打造更小、更輕且更高效的電力電子組件之顛覆性半導體技術。
圖1:因應基于SiC的功率半導體需求旺盛,包括意法半導體和英飛淩科技等芯片制造商正競爭收購晶圓。(數據源:Infineon Technologies)
意法半導體(STMicroelectronics;ST)宣布開始在其最近收購的瑞典Norrköping廠生産200mm SiC晶圓,以用于功率組件的原型設計。這是意法半導體目前在其于意大利卡塔尼亞(Catania)和新加坡宏茂橋(Ang Mo Kio)的兩條150mm晶圓産線生産大量STPOWER SiC産品之外的重大轉變。
2019年,意法半導體以近1.375億美元完成對瑞典SiC晶圓制造商Norstel AB的收購。雖然意法半導體持續其生産150mm裸晶和外延SiC晶圓,但這筆交易顯然針對的是200mm晶圓生産的研發。更先進、更具成本效益的200mm SiC量産,將有助于推動意法半導體爲汽車和工業設計制造MOSFET和二極管。
盡管如此,爲了加強SiC供應鏈,在此SiC功率組件成長時期,意法半導體也與Cree簽署晶圓供應協議。意法半導體將持續采用Cree的150mm SiC裸晶和外延晶圓,用于打造汽車和工業應用所需的功率組件。今年初,意法半導體並與SiCrystal簽署類似的多年供應協議,以加碼超過1.2億美元的先進150mm SiC晶圓供應。SiCrystal是一家總部位于德國紐倫堡的ROHM子公司,專注于SiC晶圓制造多年。
圖2:SiC晶圓可說是打造電動車和工業電源的功率半導體之重要材料。(數據源:Infineon Technologies)
另一家歐洲芯片制造商英飛淩科技(Infineon Technologies)繼收購Cree的Wolfspeed業務後,日前並與日本晶圓制造商昭和電工株式會社(Showa Denko K.K.)洽談SiC材料和外延技術。據英飛淩工業電源控制事業部總裁Peter Wafer表示,未來五年,基于SiC的半導體預計將以每年30%至40%的速度成長。
盡管如此,晶圓供應對于芯片業從硅過渡到SiC半導體組件至關重要。業界多起晶圓收購與交易與合作協議,充份展現芯片制造商如何透過內部和外部資源以因應市場需求,並進一步推動SiC半導體的規模經濟。