產業趨勢報告|全球第三類半導體國際主要廠商發展狀況

Published On: 2022/08/30|Categories: 科技|

碳化產業

碳化矽產業可分為上游基板/磊晶、中游元件/模組、下游系統等領域,碳化矽具有多種同素異型結構,主要可分為兩類,第一是類鑽石的閃鋅礦晶體結構的3C-SiC(β-SiC),另一類為類纖鋅礦的六方晶體結構,典型有6H-SiC、4H-SiC、15R-SiC(α-SiC),其中以4H-SiC和6H-SiC在半導體領域最常使用。以晶圓(基板)而言,碳化矽晶圓正處於供不應求狀態,國外供應商有II-VI、Wolfspeed、Norstel、STMicroelectronics、Dow DuPont等公司。而目前碳化矽元件成本高的一大原因就是晶圓製造困難,其約占元件成本的50%,其次是磊晶占25%、元件製造占20%、封裝占5%。目前碳化矽晶圓生產以4~6吋為主,2017年起4吋晶圓逐漸被6吋取代,目前產量位居第一。雖然部分晶圓廠開始生產8吋晶圓,但晶體缺陷仍多會導致後續元件製程良率下降,故目前尚無元件廠導入量產。市場研究機構富士總研預估2025年4吋與6吋晶圓產量分別為20500m2、780m2。國外供應商有II-VI、Wolfspeed、SiCrystal、Rohm、Norstel、Showa Denko、Transform、Dow DuPont、Nippon Seitetsu、Novasic、Denso、Aymont、Siltronic等公司。碳化矽基板的品質和表面特性不能滿足元件製作的要求,因此必須在基板表面額外沉積一層高品質的磊晶材料再製造各類元件。由於昇華的問題導致磊晶溫度不能超過1,800℃,因而生長速率緩慢。目前國外磊晶廠商有II-VI、Wolfspeed、SiCrystal、GTAT、Rohm、Ascatron、Denso、GE、Bosch、Mitsubishi Electric、Toshiba、Panasonic、ST Microelectronics、Infineon、On Semiconductor、Microsemi、Norstel、Showa Denko等公司。由於晶圓供應為碳化矽產業發展關鍵因素,元件大廠鎖定上游材料廠為併購對象,或提前預訂產能,例如:Infineon在2020年與GTAT簽署為期5年的晶圓供貨合約,ST Microelectronics擴大與Wolfspeed的長期晶圓供應協議,後者將數年內持續供應6吋晶圓和磊晶片,總金額超過8億美元。國外IDM供應商有Littelfuse、Infineon、ST Microelectronics、II-VI、Wolfspeed、SiCrystal、Rohm、GE、Bosch、Mitsubishi Electric、Toshiba、Panasonic、Fuji Electric、GeneSiC、Microsemi等公司。IC設計商則有Bruckewell、Littelfuse、Monolith Semiconductor等公司。該產業鏈主要廠商如圖一所示。

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