لا شك أن الارتفاع الملحوظ في سوق كربيد السيليكون العالمي (SiC) قد جذب الانتباه. في وقت مبكر من عام 2017، بدأ الانتقال من السيليكون إلى SiC في تطبيقات أشباه موصلات الطاقة بتركيب SiC في Tesla's Model 3. وفي عام 2019، اختارت الشركة المصنعة للرقائق Wolfspeed منشأة Nanocenter بالقرب من Utica، نيويورك، لبناء أول مصنع في العالم من SiC بحجم 200 مم. في الولايات المتحدة الأمريكية. تم الانتهاء من المصنع في أبريل 2022.

منذ ذلك الحين، تحول اندفاع الذهب من SiC في الولايات المتحدة إلى جنون استثمار عالمي، مدفوعًا في المقام الأول بالطلب المتزايد على السيارات الكهربائية. في حين أنه من الواضح أن كربيد السيليكون يمثل تقنية رئيسية لمستقبل أشباه الموصلات، مع دخوله سوق إلكترونيات الطاقة السائدة، فهل يواجه خطر التحول بسرعة إلى سلعة؟

في هذا المقال، يوضح ستيفن روثروك، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة ATREG، وجان كريستوف إيلوي، رئيس ومؤسس مجموعة Yole Group، وبوشون تشيو، كبير محللي التكنولوجيا والسوق في Yole Intelligence، سوق SiC العالمي وتوقعاتهم للمستقبل. مستقبل هذه التكنولوجيا الثورية.

نمو قياسي في السوق

وفقًا لأحدث إصدار من تقرير Power SiC الصادر عن Yole Intelligence، من المتوقع أن ينمو سوق أجهزة SiC العالمية للطاقة إلى ما يقرب من 9 مليارات دولار بحلول عام 2028، وهو ما يمثل زيادة بنسبة 31٪ مقارنة بعام 2022. وتهيمن تطبيقات السيارات على سوق SiC، وهو ما يمثل 70% من حصة السوق. بحلول عام 2022، من المتوقع أن يتوسع سوق الطاقة التي تحتوي على كربيد السيليكون بشكل أكبر ليشمل التطبيقات الصناعية المختلفة بما في ذلك النقل والطاقة والاتصالات.

صرح ستيفن روثروك أنه خلال 25 عامًا من قيام ATREG بتتبع سوق أصول تصنيع أشباه الموصلات العالمية، لم يروا أبدًا تقنية جديدة تتطور بسرعة مثل SiC. على الرغم من الانكماش الحالي في الصناعة، فقد شهدنا نموًا قويًا في كربيد السيليكون. بمساعدة أجهزة الطاقة SiC، يرى كبار مصنعي IDM في جميع أنحاء العالم فرصًا للنمو.

وفقًا لشركة Yole Intelligence، حافظت شركة STMicroelectronics على مكانة رائدة في إيرادات أجهزة SiC في السنوات الأخيرة. حققت الشركة ما يقرب من 700 مليون دولار من الإيرادات في عام 2022، ومن المتوقع أن تصل إلى 1.2 مليار دولار من الإيرادات في عام 2023. بعد شركة Infineon Technologies الرائدة عالميًا في مجال إلكترونيات الطاقة، أظهرت الشركة نموًا كبيرًا في الإيرادات في العامين الماضيين.

وأضاف جان كريستوف إيلوي: "تعتبر شركات Wolfspeed وOnsemi وROHM وBosch من أفضل اللاعبين في تحقيق نمو الإيرادات". "قامت الشركات الرائدة بتطبيق نموذج أعمال IDM لتسريع الوقت اللازم لتسويق أعمال أجهزة SiC سريعة النمو والمربحة."

تشير أبحاث Yole Intelligence أيضًا إلى أن رقائق SiC مقاس 150 مم هي حاليًا المنصة الرئيسية لتصنيع الأجهزة، مع عدم وجود شحنات كبيرة من الرقائق مقاس 8 بوصات في السوق العامة حتى الآن. بالنسبة للإنشاءات الحالية أو المخططة لمصانع رقائق SiC مقاس 200 مم، تتبنى IDMs الرئيسية استراتيجيات شراء مختلفة بناءً على مواقعها داخل النظام البيئي لأشباه الموصلات. تعد Wolfspeed حاليًا الشركة الوحيدة المخصصة لزيادة قدرتها الإنتاجية 200 مم من SiC في منشأتها Mohawk Valley في نيويورك. تعمل الشركات المصنعة الأخرى على توسيع سعة الرقاقة الداخلية بقطر 150 مم بينما تعمل في نفس الوقت على تطوير رقائق بقطر 200 مم.

وأشار تشيو إلى أنه "بالنسبة للشركات التي لا تنوي الانتقال إلى الرقائق مقاس 8 بوصات، فإن النهج الأكثر شيوعًا هو شراء رقائق SiC مقاس 150 مم عدة مرات". "في عام 2021، استحوذت Onsemi على شركة GT Advanced Technologies (GTAT)، لرقائق SiC، بينما استحوذت ROHM على SiCrystal في عام 2009. ومع ذلك، نحن ندرك أن هذه الشركات تشتري أيضًا عددًا كبيرًا من رقائق SiC مقاس 150 مم من موردي الرقائق الخارجيين." أضاف.

في عام 2019، استحوذت شركة STMicroelectronics على شركة Norstel، وهي شركة متخصصة في تصنيع رقائق الرقاقة المصنوعة من كربيد السيليكون، لتطوير سعة الرقائق الداخلية. وفي الوقت نفسه، تعاونت الشركة مع Soitec لتطوير ركائز هندسية، ودخلت في شراكة مع Sanan Optoelectronics لتشكيل مشروع مشترك بقيمة 3.2 مليار دولار لتوريد رقائق SiC مقاس 8 بوصات. ركزت شركتا Infineon Technologies وMitsubishi Electric على معالجة الأجهزة على منصة SiC مقاس 200 مم واستخدمت موردين خارجيين للرقائق مقاس 200 مم.

في 31 أغسطس، أعلنت شركة Bosch عن استكمال عملية استحواذها على شركة TSI Semiconductors المصنعة للرقائق مقاس 200 مم في روزفيل، كاليفورنيا، بتيسير من ATREG. وبعد مرحلة إعادة الهيكلة التي تبدأ في عام 2026، ستبدأ المنشأة في إنتاج الدفعة الأولى من رقائق SiC على رقائق 200 ملم. ويشكل اجتذاب واحدة من أكبر الشركات المصنعة في أوروبا إلى الولايات المتحدة (التي كانت تنتج في السابق رقائق أمامية فقط في ألمانيا) انتصارا كبيرا لصناعة أشباه الموصلات في الولايات المتحدة، حيث تخطط بوش لاستثمار 1.5 مليار دولار في منشأة روزفيل على مدى السنوات القليلة المقبلة.

على الرغم من تأخرها نسبيًا في سوق أجهزة SiC للطاقة، يشير أداء Onsemi في الربع الأول من عام 2023 إلى أن الشركة مستعدة لتحقيق إيرادات طموحة تبلغ مليار دولار في عام 1. وباعتبارها المورد المفضل لأجهزة SiC لشركة Tesla وغيرها من الشركات المصنعة للمعدات الأصلية للسيارات، فإن تعتمد إيرادات الشركة إلى حد كبير على المشاركة العميقة في شحنات السيارات الكهربائية. كجزء من استثمار بقيمة مليار دولار تم الإعلان عنه في عام 2023 للعقد القادم في مجال SiC، قامت Coherent بتسريع خطط التوسع في تصنيع ركائز SiC والفوقية في السويد والولايات المتحدة. ومن المتوقع أن تصل الطاقة الإنتاجية للرقائق في منشأتها في إيستون بولاية بنسلفانيا إلى مليون رقاقة بحلول عام 1، أي ما يعادل 2021 ملم من الركائز، مع وجود 1 ملم قيد الإنتاج الضخم بالفعل.

وفي أوروبا، تتعاون Wolfspeed مع ZF لبناء مصنع متقدم من 200 ملم من SiC في إندورف بألمانيا، باستثمار قدره 3 مليارات دولار لدعم التحول الهائل في صناعة السيارات الألمانية. وقعت شركة Continental اتفاقية توريد متعددة السنوات لأجهزة كربيد السيليكون مع شركة STMicroelectronics، في حين تلقت شركة STMicroelectronics تمويلًا بقيمة 292.5 مليون يورو من المفوضية الأوروبية لبناء مصنع للرقائق في كاتانيا، صقلية.

وفي آسيا، أعلنت شركة إنفينيون مؤخراً عن خطط لبناء أكبر محطة لتوليد الطاقة من كربيد السيليكون بقطر 200 ملم في كوليم بماليزيا، مع عائدات محتملة تبلغ 7 مليار يورو بحلول نهاية هذا العقد. بالإضافة إلى ذلك، أبرمت شركة Renesas Electronics شراكة مع Wolfspeed لتنفيذ اتفاقية توريد الرقائق، حيث دفعت وديعة بقيمة 2 مليار دولار لتأمين التزام لمدة 10 سنوات من Wolfspeed لرقائق SiC والركائز الفوقية.

يتبع...