Khi nói đến SiC ở mức cực đoan, các lựa chọn và triển vọng trong tương lai là gì?

Sự gia tăng đáng chú ý của thị trường cacbua silic (SiC) toàn cầu chắc chắn đã thu hút sự chú ý. Ngay từ năm 2017, quá trình chuyển đổi từ silicon sang SiC trong các ứng dụng bán dẫn điện đã bắt đầu bằng việc lắp đặt SiC trong Model 3 của Tesla. Năm 2019, nhà sản xuất chip Wolfspeed đã chọn cơ sở Nanocenter gần Utica, New York để xây dựng nhà máy SiC 200mm đầu tiên trên thế giới ở Mỹ. Nhà máy được hoàn thành vào tháng 2022 năm XNUMX.

Kể từ đó, cơn sốt vàng SiC ở Hoa Kỳ đã chuyển thành cơn sốt đầu tư toàn cầu, chủ yếu do nhu cầu về xe điện ngày càng tăng. Mặc dù cacbua silic rõ ràng là một công nghệ then chốt cho tương lai của chất bán dẫn, nhưng khi nó gia nhập thị trường điện tử công suất phổ thông, liệu nó có phải đối mặt với nguy cơ nhanh chóng trở thành hàng hóa thông dụng không?

Trong bài viết này, Stephen Rothrock, người sáng lập và Giám đốc điều hành của ATREG, Jean-Christophe Eloy, Chủ tịch và người sáng lập của Yole Group, và Poshun Chiu, Nhà phân tích thị trường và công nghệ cao cấp tại Yole Intelligence, sẽ phác thảo về thị trường SiC toàn cầu và những dự đoán của họ về tương lai của công nghệ mang tính cách mạng này.

Thị trường tăng trưởng kỷ lục

Theo phiên bản mới nhất của báo cáo Power SiC do Yole Intelligence công bố, dự kiến thị trường thiết bị SiC điện toàn cầu sẽ tăng lên gần 9 tỷ USD vào năm 2028, tăng 31% so với năm 2022. Các ứng dụng ô tô thống trị thị trường SiC, chiếm 70% thị phần. Đến năm 2022, thị trường SiC điện dự kiến sẽ mở rộng hơn nữa sang các ứng dụng công nghiệp khác nhau bao gồm giao thông vận tải, năng lượng và viễn thông.

Stephen Rothrock tuyên bố rằng trong 25 năm ATREG theo dõi thị trường tài sản sản xuất chất bán dẫn toàn cầu, họ chưa bao giờ thấy công nghệ mới nào phát triển nhanh như SiC. Bất chấp sự suy thoái hiện nay trong ngành, người ta vẫn chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ của SiC. Với sự trợ giúp của các thiết bị nguồn SiC, các nhà sản xuất IDM lớn trên toàn thế giới nhìn thấy cơ hội phát triển.

Theo Yole Intelligence, STMicroelectronics luôn duy trì vị trí dẫn đầu về doanh thu thiết bị SiC trong những năm gần đây. Công ty có doanh thu khoảng 700 triệu USD vào năm 2022 và dự kiến sẽ đạt doanh thu 1.2 tỷ USD vào năm 2023. Theo sau công ty dẫn đầu về điện tử công suất toàn cầu Infineon Technologies, công ty đã cho thấy mức tăng trưởng doanh thu đáng kể trong hai năm qua.

Jean-Christophe Eloy cho biết thêm: “Wolfspeed, Onsemi, ROHM và Bosch được coi là những công ty hàng đầu trong việc đạt được mức tăng trưởng doanh thu”. "Các công ty hàng đầu đã triển khai mô hình kinh doanh IDM để đẩy nhanh thời gian tiếp thị cho hoạt động kinh doanh thiết bị SiC đang phát triển nhanh chóng và có lợi nhuận này."

Nghiên cứu của Yole Intelligence cũng chỉ ra rằng tấm wafer SiC 150mm hiện là nền tảng chính để sản xuất thiết bị, chưa có lô hàng lớn nào tấm wafer 8 inch trên thị trường đại chúng. Đối với việc xây dựng các nhà máy wafer SiC 200mm hiện có hoặc theo kế hoạch, các IDM lớn đang áp dụng các chiến lược mua sắm khác nhau dựa trên vị trí của họ trong hệ sinh thái bán dẫn. Wolfspeed hiện là công ty duy nhất nỗ lực tăng công suất sản xuất SiC 200mm tại cơ sở Mohawk Valley ở New York. Các nhà sản xuất khác đang mở rộng công suất tấm wafer 150mm bên trong của họ đồng thời phát triển các tấm wafer 200mm.

Chiu chỉ ra: “Đối với các công ty không có ý định chuyển đổi sang tấm wafer 8 inch, cách tiếp cận phổ biến nhất là mua tấm wafer 150mm SiC nhiều lần”. "Vào năm 2021, Onsemi mua lại công ty sản xuất tấm wafer SiC GT Advanced Technologies (GTAT), trong khi ROHM mua lại SiCrystal vào năm 2009. Tuy nhiên, chúng tôi hiểu rằng các công ty này cũng đang mua một số lượng lớn tấm wafer SiC 150mm từ các nhà cung cấp wafer bên ngoài." anh ấy nói thêm.

Năm 2019, STMicroelectronics mua lại Norstel, một công ty sản xuất tấm bán dẫn SiC, để phát triển năng lực sản xuất tấm bán dẫn nội bộ. Đồng thời, công ty hợp tác với Soitec để phát triển các chất nền kỹ thuật và hợp tác với Sanan Optoelectronics để thành lập liên doanh trị giá 3.2 tỷ USD để cung cấp tấm wafer SiC 8 inch. Infineon Technologies và Mitsubishi Electric tập trung vào xử lý thiết bị trên nền tảng SiC 200mm và sử dụng các nhà cung cấp bên ngoài cho tấm bán dẫn 200mm.

Vào ngày 31 tháng 200, Bosch đã công bố hoàn tất việc mua lại nhà máy sản xuất tấm wafer 2026mm của TSI Semiconductors ở Roseville, California, được hỗ trợ bởi ATREG. Sau giai đoạn tái cơ cấu bắt đầu từ năm 200, cơ sở này sẽ bắt đầu sản xuất lô chip SiC đầu tiên trên các tấm bán dẫn 1.5mm. Thu hút một trong những nhà sản xuất lớn nhất châu Âu đến Hoa Kỳ (trước đây chỉ sản xuất chip đầu cuối ở Đức) là một chiến thắng đáng kể đối với ngành bán dẫn Hoa Kỳ, khi Bosch có kế hoạch đầu tư XNUMX tỷ USD vào cơ sở Roseville trong vài năm tới.

Mặc dù xuất hiện tương đối muộn trên thị trường thiết bị điện SiC, nhưng kết quả hoạt động của Onsemi trong quý đầu tiên của năm 2023 cho thấy công ty đã sẵn sàng đạt được doanh thu đầy tham vọng là 1 tỷ USD vào năm 2023. Là nhà cung cấp thiết bị SiC ưa thích cho Tesla và các nhà sản xuất thiết bị ô tô nguyên bản khác, Doanh thu của công ty chủ yếu đến từ việc tham gia sâu vào các lô hàng xe điện. Là một phần của khoản đầu tư trị giá 1 tỷ USD được công bố vào năm 2021 cho thập kỷ tiếp theo trong lĩnh vực SiC, Coherent đã đẩy nhanh kế hoạch mở rộng sản xuất chất nền và epitaxy SiC ở Thụy Điển và Hoa Kỳ. Năng lực sản xuất tấm wafer của cơ sở Easton, Pennsylvania dự kiến sẽ đạt 1 triệu tấm wafer vào năm 2027, tương đương với chất nền 150mm, trong đó tấm 200mm đã được sản xuất hàng loạt.

Tại Châu Âu, Wolfspeed đang hợp tác với ZF để xây dựng một nhà máy SiC 200mm tiên tiến ở Endorf của Đức, với khoản đầu tư 3 tỷ USD để hỗ trợ sự chuyển đổi lớn của ngành công nghiệp ô tô Đức. Continental đã ký thỏa thuận cung cấp nhiều năm các thiết bị cacbua silic với STMicroelectronics, trong khi STMicroelectronics đã nhận được khoản tài trợ 292.5 triệu euro từ Ủy ban Châu Âu để xây dựng nhà máy sản xuất tấm bán dẫn ở Catania, Sicily.

Tại châu Á, Infineon gần đây đã công bố kế hoạch xây dựng nhà máy điện SiC 200mm lớn nhất thế giới ở Kulim, Malaysia, với doanh thu tiềm năng là 7 tỷ euro vào cuối thập kỷ này. Ngoài ra, Renesas Electronics đã hợp tác với Wolfspeed để thực hiện thỏa thuận cung cấp tấm bán dẫn, trả khoản đặt cọc 2 tỷ USD để đảm bảo cam kết 10 năm từ Wolfspeed đối với tấm bán dẫn SiC và chất nền epiticular.

Còn tiếp...