SiC的產(chǎn)業(yè)鏈主要由單晶襯底、外延,、器件,、制造和封測(cè)等環(huán)節(jié)構(gòu)成。而在這其中,，SiC襯底是發(fā)展SiC的關(guān)鍵,。SiC襯底不僅占功率元件成本比重高，且與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān),。而且目前全球SiC市場(chǎng)的供給也牢牢把控在襯底廠商手里,，Cree、II-VI及Si-Crystal（Rohm旗下）合計(jì)占據(jù)了90%的出貨量,。為了制造SiC芯片,，像安森美、英飛凌這樣的公司必須要向Wolfspeed采購(gòu)SiC晶圓,，但如今,，越來(lái)越多的功率器件大戶都紛紛向上游的SiC襯底布局，而“買買買”無(wú)疑成為他們的不二手段,。

　　SiC器件廠商“買”進(jìn)上游襯底鏈

　　正因?yàn)镾iC襯底如此重要,，SiC芯片廠商越來(lái)越想把控住上游的襯底供應(yīng)，于是我們就接二連三的看到了收購(gòu)的消息,。安森美,、羅姆、英飛凌以及意法半導(dǎo)體紛紛下手,，買下不同的優(yōu)質(zhì)SiC襯底供應(yīng)商,。

　　就在11月1日，安森美宣布已完成以4.15億美元對(duì)碳化硅（SiC）生產(chǎn)商GT Advanced Technologies（“GTAT”）的收購(gòu),。GTAT專門從事各種晶體材料的生長(zhǎng),，包括碳化硅。此舉將有助于減少安森美對(duì)Wolfspeed原材料的需求,。

　　安森美表示,，這筆交易將幫助其確保和增加制造碳化硅芯片的材料供應(yīng)，并使其能夠更好地控制該技術(shù),。通過(guò)收購(gòu) GTAT,，安森美將能夠涵蓋從SiC襯底到封裝的所有領(lǐng)域，到2022年底，其碳化硅收入的大部分將來(lái)自 GTAT,。

　　安森美大約70%的芯片是自己生產(chǎn)的,，它正在努力提升產(chǎn)能。但安森美認(rèn)為,，該公司至少要到2023年才能滿足汽車制造商的需求,。安森美計(jì)劃投資擴(kuò)大GTAT的制造設(shè)施，支持推進(jìn)150mm和200mm SiC晶體生長(zhǎng)技術(shù)的研發(fā)工作,，同時(shí)還投資于更廣泛的 SiC 供應(yīng)鏈,，包括Fab產(chǎn)能和封裝。

　　在安森美之前,，日本的羅姆是收購(gòu)襯底產(chǎn)業(yè)鏈較早的企業(yè),。羅姆從2000年開始研究SiC，直到2009年通過(guò)收購(gòu)德國(guó)SiC襯底和外延片供應(yīng)商SiCrystal,，真正有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,。于2010年開始生產(chǎn)碳化硅肖特基勢(shì)壘二極管和碳化硅MOSFET，后來(lái)擴(kuò)展到碳化硅功率模塊和溝槽碳化硅MOSFET,。

　　SiCrystal成立于1996年,，1997年第一批晶圓投入市場(chǎng)。從那時(shí)起,，其發(fā)展迅速,。后來(lái)于2000年與西門子擁有的SiC供應(yīng)商 Freitronics Wafer GmbH & Co. KG 合并。此后就是被羅姆收購(gòu),。據(jù)悉,，SiCrystal或?qū)⒂?022年開始生產(chǎn)SiC 晶圓。

　　英飛凌也是通過(guò)收購(gòu)進(jìn)入上游襯底的,，2018年英飛凌收購(gòu)了碳化硅晶圓切割領(lǐng)域的新銳公司Siltectra,。Siltectra于 2010年在德國(guó)德累斯頓成立，公司團(tuán)隊(duì)規(guī)模很小,，但都是專家,，是一家年輕的創(chuàng)新公司，專注于半導(dǎo)體材料的新分裂技術(shù)—冷分裂（COLD SPLIT）,。英飛凌表示,，得益于冷分裂技術(shù)，更多數(shù)量的 SiC 晶片將使我們的 SiC 產(chǎn)品的量產(chǎn)變得更加容易

　　與普通鋸切技術(shù)相比,，Siltectra的冷分裂技術(shù)以最小的材料損失分割晶體材料。Siltectra專有工藝是一種高產(chǎn)量,、低成本的晶圓加工和減薄技術(shù),，適用于SiC和砷化鎵以及氮化鎵、藍(lán)寶石和硅等襯底,?；诩す獾募夹g(shù)采用化學(xué)物理過(guò)程,，該過(guò)程使用熱應(yīng)力產(chǎn)生力，沿所需平面精確地分裂材料,，并且?guī)缀醪划a(chǎn)生切口損失,。“無(wú)切口損失”功能是冷分裂獨(dú)有的,，具有突破性的優(yōu)勢(shì),。與傳統(tǒng)的晶圓技術(shù)相比，它每塊晶錠可提取更多的晶圓,，這會(huì)提高輸出,。而且它還極大地降低了耗材成本。Siltectra稱其相比傳統(tǒng)工藝將提高90%的生產(chǎn)效率,。

　　SILTECTRA? 碳化硅晶片分裂工藝

　　關(guān)于英飛凌的收購(gòu),，值得一提的是，2016年7月,，英飛凌曾計(jì)劃以8.5億美元的現(xiàn)金收購(gòu)Cree旗下Wolfspeed功率和射頻業(yè)務(wù)部,，當(dāng)時(shí)還沒有改名。如果收購(gòu)Wolfspeed后,，英飛凌將成為全球排名第一的碳化硅功率器件供應(yīng)商,。但后來(lái)因?yàn)槊绹?guó)政府的反對(duì)讓這次收購(gòu)沒能進(jìn)行下去。而Cree現(xiàn)在已經(jīng)改名為Wolfspeed,，完全蛻變成一家以寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)品為主的公司,。

　　同樣還有1996年就開始進(jìn)軍SiC市場(chǎng)的意法半導(dǎo)體，此前一直與SiC襯底和外延片制造商保持密切合作,。也是業(yè)界用SiC襯底制造半導(dǎo)體的先驅(qū),。2019年12月，意法半導(dǎo)體以1.375億美元現(xiàn)金完成收購(gòu)瑞典SiC襯底和外延片制造商N(yùn)orstel AB,，Norstel生產(chǎn)6英寸的SiC裸晶圓和外延片,。意法半導(dǎo)體表示，交易完成后,，它將在全球產(chǎn)能受限的情況下控制部分SiC器件的整個(gè)供應(yīng)鏈,。

　　Norstel AB成立于1993年，建立在瑞典Linkoping大學(xué)和ABB公司的SiC聯(lián)合研究基礎(chǔ)上,，此前一直隸屬于硅晶圓制造商oketic,，直到2005年獨(dú)立出來(lái)。歷經(jīng)了28年的積累,，已經(jīng)形成了設(shè)計(jì),、制造、運(yùn)營(yíng)等一體化的技術(shù)體系，擁有豐富可量產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)質(zhì)的性能及穩(wěn)定性,，這也是意法半導(dǎo)體最看重的,。收購(gòu)之后，6英寸碳化硅裸晶圓和8英寸外延片是未來(lái)意法半導(dǎo)體的重點(diǎn)研究領(lǐng)域,，以應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的汽車和工業(yè)市場(chǎng),。

　　值得一提的是，大尺寸襯底單位面積能夠生產(chǎn)的芯片更多,，襯底的大尺寸化是未來(lái)趨勢(shì),。就在今年8月份，意法半導(dǎo)體的瑞典 Norrk?ping 工廠已制造出首批8英寸碳化硅 （SiC） 晶圓,，預(yù)計(jì)將用于生產(chǎn)下一代功率半導(dǎo)體,。首批8英寸SiC 晶圓質(zhì)量?jī)?yōu)良，芯片良率和晶體位元錯(cuò)誤缺陷低,。意法半導(dǎo)體強(qiáng)調(diào),，此次階段性的成功只是8英寸SiC 量產(chǎn)計(jì)劃的一部分，目前也正積極新建碳化硅基板廠,，預(yù)計(jì) 2024年內(nèi)部采購(gòu)碳化硅基板比重將超過(guò) 40%,。

　　SiC產(chǎn)業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)與合作中前進(jìn)

　　為了讓供應(yīng)鏈變得穩(wěn)健，這些企業(yè)也選擇了兩條腿走路,，不僅自己向上游布局,，還與其他的襯底供應(yīng)商簽下長(zhǎng)期合約。尤其是全球最大的SiC晶圓和襯底供應(yīng)商Wolfspeed,。目前Wolfspeed是全球最大的SiC襯底和外延片供應(yīng)商,，約占全球一半產(chǎn)能。自從改名為Wolfspeed之后,，Cree已經(jīng)從一家LED照明產(chǎn)品公司轉(zhuǎn)型為純半導(dǎo)體公司,。

　　前面我們提到英飛凌收購(gòu)Wolfspeed失敗，但兩家的合作并沒有終止,。2018年2月28日,，科銳宣布與英飛凌簽署長(zhǎng)期協(xié)議，為英飛凌生產(chǎn)和供應(yīng)Wolfspeed SiC碳化硅晶圓片,。該協(xié)議顯示,，科銳將向英飛凌供應(yīng)150 mm SiC碳化硅晶圓片，將幫助英飛凌在包括光伏逆變器和電動(dòng)汽車等高增長(zhǎng)市場(chǎng)擴(kuò)展產(chǎn)品供應(yīng),。

　　今年8月份,，Wolfspeed和意法半導(dǎo)體宣布擴(kuò)大現(xiàn)有的多年長(zhǎng)期碳化硅晶圓供應(yīng)協(xié)議。修訂后的協(xié)議要求科銳在未來(lái)幾年向ST提供150毫米碳化硅裸片和外延片,，價(jià)值超過(guò)8億美元,。

　　雖然Wolfspeed既是英飛凌和意法半導(dǎo)體的碳化硅襯底供應(yīng)商,，又在碳化硅器件市場(chǎng)上同他們進(jìn)行直接競(jìng)爭(zhēng)，但是CEO Gregg Lowe表示公司會(huì)以同樣的優(yōu)先級(jí)來(lái)支持這兩種不同的商業(yè)模式,。他認(rèn)為在未來(lái)10年內(nèi)Wolfspeed與這些半導(dǎo)體客戶兼競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手仍然是良性的競(jìng)合關(guān)系，Wolfspeed需要伙伴來(lái)助推功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從硅器件向碳化硅器件轉(zhuǎn)變,。

　　在功率器件同為競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的意法半導(dǎo)體和羅姆,，也簽署了超1.2億美元的150mm碳化硅（SiC）晶圓長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，意法半導(dǎo)體總裁兼首席執(zhí)行官Jean-Marc Chery則透露了接下來(lái)的規(guī)劃,，“該SiC襯底長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議是在我們已經(jīng)拿到的外部產(chǎn)能以及正在逐步擴(kuò)大的內(nèi)部產(chǎn)能之外的另一項(xiàng)產(chǎn)能保證,，這將確保意法半導(dǎo)體能夠增加晶圓供給量并補(bǔ)充內(nèi)部產(chǎn)能缺口，滿足未來(lái)幾年客戶在汽車和工業(yè)項(xiàng)目產(chǎn)品方面的強(qiáng)勁增長(zhǎng)的需求,?！?/p>

　　英飛凌和安森美是模擬和功率器件廠商排名前十的兩家領(lǐng)軍企業(yè)，兩家也是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,，功率半導(dǎo)體是英飛凌和安森美的安身立命之本,。此次安森美所收購(gòu)的GTAT，在去年年底,，也與英飛凌簽署了5年SiC晶棒的供貨協(xié)議,。英飛凌把其專有的薄晶圓技術(shù)應(yīng)用到GTAT的晶棒上，從而獲得安全優(yōu)質(zhì)的碳化硅晶圓供應(yīng),。碳化硅使用率的增長(zhǎng)很大程度上取決于襯底成本的大幅降低,，而這一協(xié)議是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要一步。

　　其實(shí)不只是功率器件大戶向上游襯底材料邁進(jìn),，Wolfspeed,、羅姆、II-VI,，也逐漸由材料向器件產(chǎn)品走,。對(duì)于SiC這樣性能優(yōu)良、業(yè)界緊需,，但又挑戰(zhàn)頗多的材料而言,，在競(jìng)爭(zhēng)中合作，在合作中共贏,，是產(chǎn)業(yè)快速向前發(fā)展的一大手段,。

　　國(guó)內(nèi)仍有很大的發(fā)展空間

　　根據(jù) Yole 數(shù)據(jù)，2025 年射頻器件市場(chǎng)將達(dá)到 20 億美元,，2019-2025年市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 將達(dá) 18%,；2025 年功率器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 25.62 億美元，增速超過(guò)射頻器件,，2019-2025 年市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 達(dá) 30%,。下游器件需求的釋放將帶動(dòng)襯底產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,。

　　國(guó)際SiC大廠已經(jīng)紛紛抱團(tuán)取暖，國(guó)內(nèi)企業(yè)也將奮力趕上,。好在總體上由于SiC市場(chǎng)目前還處于初期階段,，滲透率較低，未來(lái)幾年的競(jìng)爭(zhēng)格局還有較大不確定性,。國(guó)內(nèi)的SiC襯底企業(yè)如天科合達(dá),、山東天岳、河北同光等仍有很大的發(fā)展空間,。

　　天科合達(dá)是國(guó)內(nèi)成立時(shí)間最早,、規(guī)模最大的碳化硅晶片制造商之一。已經(jīng)掌握6英寸碳化硅晶片的制造技術(shù),，并成功實(shí)現(xiàn)批量供應(yīng),。天科合達(dá)自行研發(fā)了碳化硅單晶生長(zhǎng)的關(guān)鍵技術(shù)、晶片加工的關(guān)鍵工藝技術(shù),。

　　山東天岳專注于碳化硅襯底制造,，主要產(chǎn)品包括半絕緣型和導(dǎo)電型碳化硅襯底。目前,，公司已實(shí)現(xiàn)6英寸半絕緣型與導(dǎo)電型的量產(chǎn),，8英寸導(dǎo)電型襯底也進(jìn)入研發(fā)階段。目前,，山東天岳與龍頭企業(yè)相比,，同等尺寸產(chǎn)品在技術(shù)參數(shù)上已不存在明顯差距，差距主要體現(xiàn)在各尺寸的量產(chǎn)時(shí)間,、供應(yīng)等方面,。而從毛利來(lái)看，山東天岳的主營(yíng)業(yè)務(wù)毛利率從 2018 年的 8.5%大幅提升至2020年的34.9%,，Wolfspeed的毛利率也才39.22%,，逐漸接近國(guó)際主要競(jìng)爭(zhēng)者。

　　河北同光晶體成立于2012年,，是中科院半導(dǎo)體所的合作單位,，同光晶體主要產(chǎn)品包括4英寸和6英寸導(dǎo)電型、半絕緣碳化硅襯底,。今年9月5日,，河北同光年產(chǎn)10萬(wàn)片直徑4-6英寸碳化硅單晶襯底項(xiàng)目，在保定市淶源縣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)投產(chǎn),。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)我國(guó)從事碳化硅襯底研制的企業(yè)已經(jīng)有30多家,，這個(gè)數(shù)量不算少，國(guó)際射頻器件廠商,、SiC器件廠商都在紛紛往上游布局,，未來(lái)國(guó)內(nèi)估計(jì)也會(huì)走向產(chǎn)業(yè)鏈整合的局面,。買買買是國(guó)際大廠的發(fā)展必由之路，也將伴隨國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體的進(jìn)階,。