第三代半导体产业动态解析：SiC晶圆供应成IDM业者竞争关键

第三代半导体的发展在近年来已是全球半导体产业所重视的议题之一，相较于广大的矽制程半导体元件，其整体份额仍相当低，但由于5G/6G、电动车与基础能源工业等等应用的发酵，让产业界对第三代半导体的后势发展，大多抱持相当看好的态度。

第三代半导体主要是SiC(碳化矽)与GaN(氮化镓)两种不同的功率元件，而GaN本身透过SiC基板的结合，形成GaN on SiC晶圆，借此开发出专为国防航太与无线通讯所专用的RF元件，以因应更为高频与高速的无线网通应用。

宏观来说，功率元件的种类除了传统矽制程的MOSFET与IGBT外，同时也包含了SiC与GaN，应用范围主要分为基础建设所需要的大型变电所或是厂房的AC/DC电力设施，电动车范围则OBC(On Board Charger)、主逆变器(Inverter)与DC/DC Converter(转换器)等。所以概观来看，功率元件主要是处理高功率电力转换、DC/DC降压等不可或缺的重要角色。根据SEMI(国际半导体产业协会)预估，2023年全球功率暨化合物半导体元件晶圆厂产能可望突破千万片晶圆大关，达1,024万WPM(月产能；8寸晶圆)，2024年预计会进一步成长至1,060万WPM。而依照Yole的统计，全球SiC元件产值在2021年达到11.37亿美元。

欧美日IDM业者在第三代半导体功率元件的布局

若进一步观察SiC与GaN元件产业的发展，不难看出主要的供应商大多以IDM业者为主，像是Infineon、ST与ROHM，就同时拥有SiC与GaN两种功率元件，Toshiba、Denso、On Semi与Wolfspeed则仅有SiC方案，而离散与被动元件大厂Nexperia也有独立提供GaN功率元件。不过像是GaN元件也有指标性的IC设计业者像是Dialog与Navitas等是独立的GaN功率元件供应商，其代工夥伴则是晶圆代工龙头台积电。以地域性来看，SiC与GaN元件供应商主要集中在欧美日手上。

以现今观之，考量电动车需求日益攀升，加上数据中心的能源效率也必须进行提升，种种需求使得SiC与GaN功率元件的需求水涨船高，也因此各大IDM厂也开始透过扩厂的方式来提升第三代半导体功率元件的产能，本文将以SiC元件业者的投入状况，来做进一步的讨论。

以Infineon为例，该公司已经确定，将从德国境内的Villach与马来西亚的Kulim(居林)厂进行SiC与GaN的产能扩充，预计投资20亿欧元，2024年夏天进行设备进厂装机，下半年进入量产时程。依据Infineon内部统计，Infineon在2021会计年度，SiC营收约莫为2亿欧元，会计年度2022年将会成长90%，预计将上看3.8亿欧元，在可预期的未来，上看10亿欧元将是可以达成的目标。

ST方面，则是已经确定在Catania(位于意大利)与新加坡准备进行八寸厂的SiC元件的量产，预计2023年就会进入量产时程，预计2025年产能与2022年相较，将可以提升至两倍左右。ST在2021年的SiC元件营收约莫为5亿美元左右，预估2022年将可一举超过7亿美元。而ST在2021年的总营收为127.6亿美元，这不难看出，SiC元件产品线在整体营收的比重极低，但单以SiC的成长动能来看仍是相当出色。

美系业者方面，On semi(安森美半导体)日前也在美国新罕布夏州完成全新的SiC厂房，该产房的产能预计在2022年底贡献比现今产能达五倍之多。而新罕布夏州，也正是On semi在2021年收购GTAT(GT Advanced Technology)的总部所在地，该公司也是全球少数能提供硅片基板的指标业者之一。

而日系业者当属最为指标性的ROHM，ROHM在SiC相关产品线的开发，其积极度不亚于其他欧美IDM业者，像是近年来SiC MOSFET元件的设计，所有大厂皆改采沟槽式结构，ROHM早在2015年就已经领先其他业者导入，在2012年量产全SiC功率模块，可以想见该公司在该领域有一定的实力在。另一方面，ROHM在SiC晶圆供应策略，与Wolfspeed相同，在2009年收购位于德国的SiCrystal AG，该公司主要业务就是提供SiC晶圆。

元件量产方面，会以日本的筑后厂与宫崎厂的六寸厂来进行量产，同时也预计在2025年前，以八寸厂来量产SiC元件。

SiC元件供应商策略：确保上游晶圆供应与扩大产能

从前述可知，大多的IDM业者在SiC领域皆有相当积极的布局，原则上，策略的布局可以分成两点：其一是收购上游端的SiC晶圆基板供应商或是签署长达五年左右的供应合约，确保SiC晶圆基板产能的供应，其次则是在自家晶圆采取扩厂策略，这两点必须密切配合，方能满足各类终端应用对于SiC元件的需求。值得留意的是，就现阶段SiC元件的主要供应商，仅有Infineon并未有收购上游的SiC晶圆供应商，长期而言，若面临SiC晶圆供不应求的情况下，考量到各大厂的竞合关系，Infineon有没有可能面临巧妇难为无米之炊的窘境，这恐怕也是需要思考的课题。

与此同时，IDM业者的确也在进一步思考利用八寸厂进行SiC元件的量产可能性，目前，Wolfspeed已经启动全球第一座八寸的SiC元件量产，在时程快于其他竞争对手，这势必会牵动其他竞争对手在八寸厂的量产布局，可以确定的是SiC产能的逐渐增加，对于电动车等应用将带来相当的助益。