硅顯然是半導體行業(yè)的主力軍。但是當特定性能的需求提出時(shí)，如汽車(chē)、5G等需要更高效率或更高功率需求的應用驅動(dòng)下，如SiC這樣的化合物半導體正在成為行業(yè)追捧的對象。據TrendForce預測，2022年全球SiC功率半導體產(chǎn)值約15.89億美元，至2026年可達到53.02億美元，CAGR達35％。因此，中日歐韓紛紛競逐SiC，但SiC這個(gè)甜美的蛋糕，怎么少得了美國廠(chǎng)商的參與。

    值得一提的是，碳化硅（SiC）是由美國發(fā)明家Edward G. Acheson于1891年發(fā)現的，在嘗試生產(chǎn)人造鉆石時(shí)，他將粘土和焦炭粉的混合物放在一個(gè)鐵碗里加熱，鐵碗和一個(gè)普通的碳弧燈作為電極，他發(fā)現，碳電極上附著(zhù)著(zhù)亮綠色的晶體，這種晶體的硬度接近鉆石，這就是SiC。如今憑借更寬的帶隙、抗高壓高溫、能夠在大功率范圍內進(jìn)行工作等諸多優(yōu)點(diǎn)，SiC成為電動(dòng)汽車(chē)崛起的關(guān)鍵，SiC也真的要成為芯片行業(yè)的“鉆石”了。、

Wolfspeed：All in SiC，晶圓和功率器件兩手抓

    Wolfspeed是全球最大的SiC襯底和外延片供應商，自1991年推出首款商用SiC晶圓，擁有30多年的歷史，2021年其襯底的全球市占率已超過(guò)60%。2021年10月4日，Wolfspeed了剝離三分之二的業(yè)務(wù)，變身為一家純粹的全球半導體巨頭。自此以后，Wolfspeed投資建廠(chǎng)，加足馬力All in SiC。

    Wolfspeed表示，行業(yè)分析師估計，目前SiC類(lèi)的功率半導體占整個(gè)功率半導體市場(chǎng)的5%，但到2027年將達到20%?？粗辛似?chē)和工業(yè)應用對碳化硅器件日益增長(cháng)的需求，Wolfspeed已經(jīng)開(kāi)始向SiC功率器件加大布局。2022年2月25日，Wolfspeed正式在紐約州馬西開(kāi)設了Mohawk Valley Fab制造工廠(chǎng)，目前這是世界上第一個(gè)、最大和唯一的全自動(dòng)200毫米碳化硅制造工廠(chǎng)。

    2022年9月份，Wolfspeed又宣布將在北卡羅納州查塔姆縣新建一座價(jià)值數十億美元的SiC材料工廠(chǎng)，該工廠(chǎng)將主要生產(chǎn)200 毫米碳化硅晶圓，比150毫米晶圓大1.7倍。這些晶圓將用于供應Wolfspeed的Mohawk Valley Fab。下圖1是其碳化硅材料制造工廠(chǎng)的渲染圖，一期工程預計將于2024年完成，耗資約13億美元。該工廠(chǎng)完全完工預計在2030年，將成為世界上最大的SiC工廠(chǎng)。

圖1：Wolfspeed位于查塔姆縣的碳化硅材料制造工廠(chǎng)的渲染圖（來(lái)源：Wolfspeed）

    作為全球最大的SiC襯底和外延片供應商，Wolfspeed不僅成為英飛凌、意法半導體、Onsemi等功率半導體供應商商緊緊綁定的對象，也被車(chē)企深度綁定，如捷豹路虎、通用汽車(chē)。

     總部位于美國亞利桑那州菲尼克斯的Onsemi是全球第二大功率（分立和模塊）半導體供應商。2021年8月，安森美更名并啟用新LOGO，集中精力發(fā)展智能電源和智能感知技術(shù)。其中智能電源領(lǐng)域的發(fā)展，Onsemi對SiC的重視程度非常高，近兩年正在“瘦身”賣(mài)掉了其200mm晶圓廠(chǎng)，并加大對300mm晶圓廠(chǎng)的投入。

    2021年11月1日，Onsemi宣布已完成以4.15億美元對碳化硅(SiC)生產(chǎn)商GT Advanced Technologies（"GTAT"）的收購。GTAT專(zhuān)門(mén)從事各種晶體材料的生長(cháng)，包括碳化硅。此舉將有助于減少Onsemi對Wolfspeed原材料的需求。通過(guò)收購 GTAT，Onsemi將能夠涵蓋從SiC襯底到封裝的所有領(lǐng)域。

    Onsemi大約70%的芯片是自己生產(chǎn)的，它正在努力提升產(chǎn)能：2022年8月12日，Onsemi為其位于新罕布什爾州Hudson的新碳化硅 (SiC) 工廠(chǎng)揭幕。到2022年底，該基地將使公司的 SiC 晶錠生產(chǎn)能力同比增加五倍，其在Hudson的員工人數幾乎翻了兩番；2022年9月21日，Onsemi又慶祝了其在捷克共和國Roznov擴建的碳化硅 (SiC) 工廠(chǎng)落成，此次擴建將使該基地的 SiC 生產(chǎn)能力提高 16 倍。從 2019 年開(kāi)始，Onsemi將SiC拋光晶圓和SiC外延 (EPI) 晶圓生產(chǎn)添加到其在Roznov現有的硅拋光和外延晶圓和裸片制造中。

    Hudson和Roznov工程的這些擴建使 Onsemi能夠完全控制其SiC制造供應鏈，首先是采購碳化硅粉末和石墨原材料，以交付完全封裝的SiC器件。Onsemi表示，這使其能夠為客戶(hù)提供所需的供應保證，以滿(mǎn)足對基于 SiC 的解決方案快速增長(cháng)的需求。

    Onsemi聲稱(chēng)其是唯一一家具有端到端供應能力的 SiC 和絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 解決方案的大型供應商，包括 SiC 晶錠生長(cháng)、襯底、外延、器件制造、集成模塊和分立封裝，如下圖2所示。在8月初的第二季度財報電話(huà)會(huì )議上，該公司宣布通過(guò)與廣大客戶(hù)群的長(cháng)期供應協(xié)議，在未來(lái)三年內承諾 SiC 收入 40 億美元。2022年其SiC的收入將是2021年的三倍，到2023年收入將超過(guò)10億美元。

圖2：完整的端到端碳化硅 (SiC) 供應鏈（圖源：Onsemi）

    目前中國的蔚來(lái)汽車(chē)已經(jīng)選用Onsemi的SiC功率模塊，NIO 為其下一代電動(dòng)汽車(chē) (EV) 選擇了Onsemi的最新VE-Trac Direct SiC功率模塊。而且據說(shuō)安森美還拿下了關(guān)鍵的電動(dòng)汽車(chē)廠(chǎng)商特斯拉。

    眾所周知，美國的Qorvo是射頻芯片這細分領(lǐng)域的一個(gè)巨頭，無(wú)疑，射頻是Qorvo發(fā)展的基石。但是最近幾年，由于移動(dòng)市場(chǎng)出現了疲軟，于是Qorvo開(kāi)始逐漸開(kāi)始向更多新市場(chǎng)、新的芯片領(lǐng)域擴展，功率半導體就是其中一個(gè)。

    早在2019年6月，Qorvo收購了一家名為Active-Semi的公司，Active-Semi主要研發(fā)可編程電源管理和電機控制芯片。Qorvo收購Active-Semi的一個(gè)目的是，希望在將來(lái)能將RF和電源管理或功率控制融合進(jìn)一個(gè)SoC，別是在偏消費類(lèi)應用的市場(chǎng)。在合并之前，Active-Semi在運動(dòng)相機市場(chǎng)，其功率控制芯片大概占有50%的市場(chǎng)份額。

    時(shí)間來(lái)到2021年，Qorvo對功率芯片的重視來(lái)到了SiC。2021年11月3日，Qorvo收購了碳化硅功率半導體供應商UnitedSiC。在當時(shí)，UnitedSiC的產(chǎn)品組合現在涵蓋80多種 SiC FET、JFET和肖特基二極管器件。2022年5月，Qorvo已經(jīng)推出了1200V第4代SiC FET。收購UnitedSiC，顯著(zhù)擴大了Qorvo在高功率應用領(lǐng)域的市場(chǎng)機會(huì )。此次收購使Qorvo能夠提供高價(jià)值、一流的智能電源解決方案，涵蓋電源轉換、運動(dòng)控制和電路保護應用。

    為了制造SiC芯片，一般而言，SiC芯片廠(chǎng)商都要確保晶圓的供應，與上游SiC晶圓廠(chǎng)商綁定是行業(yè)普遍的做法，對于剛剛收購S(chǎng)iC業(yè)務(wù)的Qorvo也不例外。2022年11月，Qorvo與晶圓制造商SK Siltron宣布，他們已經(jīng)完成了一項多年碳化硅 (SiC) 裸片和外延片供應協(xié)議。該協(xié)議將促進(jìn)國內半導體供應鏈的彈性和更大的能力。

    Vishay Intertechnology, Inc成立于1962年，是美國賓夕法尼亞州的一家分立半導體和無(wú)源電子元件制造商。Vishay的成長(cháng)離不開(kāi)一系列的收購，從1985年Vishay就開(kāi)始戰略性進(jìn)行被動(dòng)元件的收購，從20世紀90年代末開(kāi)始進(jìn)行半導體收購。

    據不完全統計，Vishay收購了至少19家公司，包括Lite-On Power Semiconductor、TEMIC的半導體業(yè)務(wù)、英飛凌的紅外線(xiàn)元件業(yè)務(wù)、被動(dòng)元件廠(chǎng)商BCcomponents（從飛利浦電子分拆出來(lái)）、傳感器和顯示系統廠(chǎng)商Stress-Tek、Sensortronics的傳感器和應變計業(yè)務(wù)、精密電阻器制造商Powertron、以色列無(wú)線(xiàn)收發(fā)器廠(chǎng)商RFWaves等等。迄今為止最大的一筆收購是在2001年它以8.69億美元收購了通用半導體。如此，造就了其龐大且豐富的半導體和電子元件產(chǎn)品組合，如下圖3所示。

圖3：Vishay的半導體和電子元件產(chǎn)品組合一覽（圖源：Vishay）

    2022年10月31日，Vishay以5000萬(wàn)美元收購了SiC MOSFET廠(chǎng)商MaxPower Semiconductor。Vishay自己也在開(kāi)發(fā)碳化硅產(chǎn)品，此次收購為Vishay 的MOSFET 產(chǎn)品線(xiàn)增加了SiC技術(shù)。MaxPower在SiC 和Si MOSFET等專(zhuān)有器件結構和工藝技術(shù)領(lǐng)域擁有超過(guò)100項專(zhuān)利的大量IP組合，其SiC產(chǎn)品開(kāi)發(fā)包括面向汽車(chē)和工業(yè)應用的650V至1,700V 的溝槽和平面技術(shù)。

    除了上述這些企業(yè)之外，美國還有一些小型的企業(yè)在SiC領(lǐng)域布局，如SemiQ Inc.是一家總部位于美國的碳化硅 (SiC) 功率半導體器件和材料開(kāi)發(fā)商和制造商，前身為 Global Power Technologies Group。還有如PowerAmerica這樣的聯(lián)盟，它是美國制造業(yè)的一家研究所，它在促進(jìn)生產(chǎn)流程、開(kāi)發(fā)可靠性中心和建立國內SiC芯片制造行業(yè)方面發(fā)揮了重要作用。

    不得不說(shuō)，美國有Wolfspeed這樣的SiC晶圓大廠(chǎng)對于美國發(fā)展SiC來(lái)說(shuō)，有著(zhù)有利的供應安全地緣條件。事實(shí)上，SiC晶圓業(yè)務(wù)的準入門(mén)檻非常高，目前能夠為功率器件制造商量產(chǎn)大面積和高質(zhì)量SiC晶圓的公司數量非常有限。