Peningkatan luar biasa pasaran silikon karbida (SiC) global sudah pasti menarik perhatian. Seawal 2017, peralihan daripada silikon kepada SiC dalam aplikasi semikonduktor kuasa bermula dengan pemasangan SiC dalam Model 3 Tesla. Pada 2019, pengeluar cip Wolfspeed memilih kemudahan Nanocenter berhampiran Utica, New York, untuk membina kilang SiC 200mm pertama di dunia. di Amerika Syarikat. Kilang itu siap pada April 2022.

Sejak itu, lonjakan emas SiC di Amerika Syarikat telah berubah menjadi kegilaan pelaburan global, terutamanya didorong oleh peningkatan permintaan untuk kenderaan elektrik. Walaupun silikon karbida jelas merupakan teknologi utama untuk masa depan semikonduktor, kerana ia memasuki pasaran elektronik kuasa arus perdana, adakah ia menghadapi risiko cepat menjadi komoditi?

Dalam artikel ini, Stephen Rothrock, pengasas dan Ketua Pegawai Eksekutif ATREG, Jean-Christophe Eloy, Presiden, dan pengasas Kumpulan Yole, dan Poshun Chiu, Penganalisis Teknologi Kanan dan Pasaran di Yole Intelligence, menggariskan pasaran SiC global dan ramalan mereka untuk masa depan teknologi revolusioner ini.

Pertumbuhan pasaran yang memecahkan rekod

Menurut edisi terkini laporan Power SiC yang dikeluarkan oleh Yole Intelligence, diunjurkan bahawa pasaran peranti SiC kuasa global akan berkembang kepada hampir $9 bilion menjelang 2028, mewakili peningkatan 31% berbanding 2022. Aplikasi automotif menguasai pasaran SiC, menyumbang 70% daripada bahagian pasaran. Menjelang 2022, pasaran SiC kuasa dijangka berkembang lagi ke dalam pelbagai aplikasi perindustrian termasuk pengangkutan, tenaga, dan telekomunikasi.

Stephen Rothrock menyatakan bahawa dalam tempoh 25 tahun ATREG menjejaki pasaran aset pembuatan semikonduktor global, mereka tidak pernah melihat teknologi baharu berkembang secepat SiC. Di sebalik kemelesetan semasa dalam industri, pertumbuhan kukuh dalam SiC sedang disaksikan. Dengan bantuan peranti kuasa SiC, pengeluar IDM utama di seluruh dunia melihat peluang untuk pertumbuhan.

Menurut Yole Intelligence, STMicroelectronics telah mengekalkan kedudukan utama dalam hasil peranti SiC dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Syarikat itu mempunyai kira-kira $700 juta hasil pada 2022, dan ia diunjurkan mencecah pendapatan $1.2 bilion pada 2023. Mengikuti di belakang peneraju elektronik kuasa global Infineon Technologies, syarikat itu telah menunjukkan pertumbuhan hasil yang ketara dalam tempoh dua tahun yang lalu.

"Wolfspeed, Onsemi, ROHM dan Bosch dianggap pemain terbaik dalam mencapai pertumbuhan hasil," tambah Jean-Christophe Eloy. "Syarikat terkemuka telah melaksanakan model perniagaan IDM untuk mempercepatkan masa memasarkan perniagaan peranti SiC yang berkembang pesat dan menguntungkan ini."

Penyelidikan Yole Intelligence juga menunjukkan bahawa wafer SiC 150mm kini merupakan platform utama untuk pembuatan peranti, tanpa penghantaran pukal wafer 8 inci di pasaran awam lagi. Untuk pembinaan fabrik wafer SiC 200mm yang sedia ada atau yang dirancang, IDM utama menggunakan strategi perolehan yang berbeza berdasarkan kedudukan mereka dalam ekosistem semikonduktor. Wolfspeed kini merupakan satu-satunya syarikat yang berdedikasi untuk meningkatkan kapasiti pengeluaran 200mm SiC di kemudahan Mohawk Valley di New York. Pengeluar lain sedang mengembangkan kapasiti wafer 150mm dalaman mereka sambil membangunkan wafer 200mm secara serentak.

"Bagi syarikat yang tidak berhasrat untuk beralih kepada wafer 8-inci, pendekatan yang paling biasa adalah untuk mendapatkan wafer SiC 150mm beberapa kali," kata Chiu. "Pada 2021, Onsemi memperoleh syarikat wafer SiC GT Advanced Technologies (GTAT), manakala ROHM memperoleh SiCrystal pada 2009. Walau bagaimanapun, kami memahami bahawa syarikat-syarikat ini juga memperoleh sejumlah besar wafer SiC 150mm daripada pembekal wafer luaran." dia menambah.

Pada 2019, STMicroelectronics memperoleh Norstel, sebuah syarikat wafer SiC, untuk membangunkan kapasiti wafer dalaman. Pada masa yang sama, syarikat itu bekerjasama dengan Soitec untuk membangunkan substrat kejuruteraan, dan bekerjasama dengan Sanan Optoelektronik untuk membentuk usaha sama bernilai $3.2 bilion untuk membekalkan wafer SiC 8 inci. Infineon Technologies dan Mitsubishi Electric memfokuskan pada pemprosesan peranti pada platform SiC 200mm dan menggunakan pembekal luar untuk wafer 200mm.

Pada 31 Ogos, Bosch mengumumkan penyiapan pemerolehan fab wafer 200mm TSI Semiconductors di Roseville, California, yang difasilitasi oleh ATREG. Selepas fasa penstrukturan semula bermula pada 2026, kemudahan itu akan mula menghasilkan kumpulan pertama cip SiC pada wafer 200mm. Menarik salah satu pengeluar terbesar Eropah ke Amerika Syarikat (yang sebelum ini hanya mengeluarkan cip bahagian hadapan di Jerman) merupakan kemenangan penting bagi industri semikonduktor AS, kerana Bosch merancang untuk melabur $1.5 bilion dalam kemudahan Roseville dalam beberapa tahun akan datang.

Walaupun agak lewat dalam pasaran peranti SiC kuasa, prestasi Onsemi pada suku pertama 2023 mencadangkan syarikat itu bersedia untuk mencapai hasil bercita-cita tinggi sebanyak $1 bilion pada 2023. Sebagai pembekal peranti SiC pilihan untuk Tesla dan pengeluar peralatan asal automotif lain, hasil syarikat sebahagian besarnya didorong oleh penglibatan mendalam dalam penghantaran kenderaan elektrik. Sebagai sebahagian daripada pelaburan $1 bilion yang diumumkan pada 2021 untuk dekad seterusnya dalam bidang SiC, Coherent telah mempercepatkan pelan pengembangan pembuatan substrat SiC dan epitaksi di Sweden dan Amerika Syarikat. Kapasiti pengeluaran wafer kemudahan Easton, Pennsylvania dijangka mencecah 1 juta wafer menjelang 2027, bersamaan dengan substrat 150mm, dengan 200mm sudah dalam pengeluaran besar-besaran.

Di Eropah, Wolfspeed bekerjasama dengan ZF untuk membina loji SiC 200mm termaju di Endorf Jerman, dengan pelaburan $3 bilion untuk menyokong transformasi besar-besaran industri automotif Jerman. Continental telah menandatangani perjanjian pembekalan berbilang tahun untuk peranti silikon karbida dengan STMicroelectronics, manakala STMicroelectronics telah menerima pembiayaan €292.5 juta daripada Suruhanjaya Eropah untuk pembinaan kilang wafer di Catania, Sicily.

Di Asia, Infineon baru-baru ini mengumumkan rancangan untuk membina loji kuasa SiC 200mm terbesar di dunia di Kulim, Malaysia, dengan potensi pendapatan sebanyak €7 bilion menjelang akhir dekad ini. Selain itu, Renesas Electronics telah bekerjasama dengan Wolfspeed untuk melaksanakan perjanjian bekalan wafer, membayar deposit $2 bilion untuk mendapatkan komitmen 10 tahun daripada Wolfspeed untuk wafer SiC dan substrat epitaxial.

Akan bersambung...