SiC衬底需求暴增，称霸化合物半导体市场

来源:半导体行业观察发布时间:2023-04-111559浏览

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随着世界对通信、传感和旅行的功率和效率的要求越来越高，到 2027 年，化合物半导体衬底材料的市场将增加一倍以上——与硅相比，用于功率应用的碳化硅 (SiC) 预计将显著增加其市场份额。所有大趋势（电气化、5G/6G、云计算……）都在其路线图中增加了化合物半导体器件的使用。

据Yole Group 旗下的 Yole Intelligence预测，化合物半导体衬底材料市场将从 2021 年的 9.45 亿美元增长到 2027 年的 23 亿美元，复合年增长率为 17%。

到 2027 年，用于功率应用的 SiC 将成为最大的行业， 2021-2027 年的复合年增长率为 25%，其在化合物半导体衬底中的市场份额将增加约 50%。光子学磷化铟 (InP) 市场也将增加其份额并以 20% 的复合年增长率增长。第三个主要市场，射频 (RF) GaN，包括衬底硅和 SI SiC，将保持其市场份额，但继续与其他应用一起增长，2021-2027 年复合年增长率为 11 %。

汽车的电气化和高压应用正在推动对 SiC 材料的需求，主要参与者一直在采取措施确保或增加其衬底供应。

2021年，安森美半导体（现安森美）收购了美国碳化硅制造商GT Advanced Technologies。同年，湖南三安半导体投资25亿美元在中国开设了一条涵盖从晶体生长到功率器件、封装和测试的整个供应链的碳化硅生产线，以提高其在电力电子领域的市场份额。Wolfspeed 是 SiC 衬底、外延片和工艺领域的现有领导者，最近宣布在德国新建 8 英寸 SiC 工厂，以巩固其领先地位并进军 SiC 器件市场。并且，半导体巨头英飞凌于 2022 年与汽车制造商 Stellantis 合作。这笔价值超过 10 亿欧元的交易将使英飞凌储备制造能力，并在 2022 年的下半年向 Stellantis 的一级供应商供应 SiC 芯片。

RF GaN 市场预计将在规模上增长，但市场份额不会增长，部分原因是 2019 年美国对华为的制裁影响了 GaN-on-SiC 供应链。2023年，得益于印度等各国的5G基站市场，市场有望再次获得增长动力。

Navitas 采用 GaN-on-Si 平台，是功率 GaN 领域的第一家独角兽公司，代表着投资者看到 GaN 潜力的重要一步。该公司还在 SiC 内部采取行动，最近收购了 GeneSiC，预计它将在电力电子领域推出新的 GaN 和 SiC 技术。最近，英飞凌科技签署了一项以 8.3 亿美元收购 GaN Systems 的交易，这是迄今为止功率 GaN 领域最大的一笔交易，占英飞凌科技功率电子产品收入的 18% 左右，是 GaN Systems 的 4 倍截至 2022 年整个功率 GaN 市场的价值。

光子器件驱动 INP 和 GAAS

在光子学领域，并购正在帮助在传感和电信/数据通信领域竞争的公司获得更多的市场份额，并在 InP 和砷化镓 (GaAs) 方面获得联合竞争力。例如，Coherent被 II-VI 收购后，其在 InP 和 GaAs 方面的能力变得更加分散在材料、组件和系统中。在 II-VI 收购 Coherent 后不久，Lumentum 收购了 NeoPhotonics，从而获得了 GaAs 设备（例如数据中心使用的驱动器）方面的专业知识。获得的能力将使公司能够在新兴应用中更好地竞争——在这些应用中，智能手机和 LiDAR、µLED 中的 3D 传感以及 5G 到 6G 的过渡将成为重要的驱动力。尤其是消费类 3D 传感市场见证了科技巨头苹果公司的战略举措。

另一方面，MicroLED 是 GaAs 光电子市场的重要增长载体。Ams-Osram 宣布在马来西亚建设 8 亿欧元的 MicroLED 工厂，该工厂将于 2024 年投入量产，为苹果提供用于智能手表的 MicroLED 显示屏。几家公司已经从 Apple 进军 MicroLED 业务中受益。Aixtron 将为 Ams-osram 提供 8 英寸 MOCVD 反应器，而 AXT 和 Freiberger 已经展示了 8 英寸 GaAs 基板，并正在竞争成为 Apple 的主要供应商。

Coherent公司目前在光子器件领域处于领先地位，同时也是用于功率和射频应用的 SiC 衬底的主要供应商。在这方面，该公司正试图通过与 GE 的合作伙伴关系从基板级转移到设备级，该合作伙伴关系最近扩展了三年。Coherent公司还致力于通过 II-VI 的能力继其在 RF GaN 衬底领域的领先地位之后进入 RF GaN 器件市场——它正在与 Sumitomo Electric Device Innovations (SEDI) 合作以实现这一目标。

另一方面，Lumentum 的商业模式与 Coherent 截然不同，Coherent 垂直整合用于 VCSEL 的 InP 和 GaAs。虽然在内部进行研发，但 Lumentum 在向 Apple 提供设备之前使用 IQE 和 Win Semiconductors 等代工厂进行制造。这种模式有助于它应对消费市场需求的季节性。其他公司正试图在其他材料领域站稳脚跟，或进入不同层面的市场——基板、外延片或工艺。

Wolfspeed 在 SiC 和 RF GaN 衬底领域的主导地位意味着所有主要设备制造商都与该公司合作以确保供应——最近一次是在 2022 年 12 月——这反过来又有助于它在设备级别确保业务。截至 2023 年，在功率 SiC 和 RF GaN 方面均具有竞争力的其他公司只有相干公司和中国企业 SICC。

功率 SiC 和光子市场的增长，以及随之而来的提高制造能力的需求，正在为硅晶圆厂创造机会。随着 CS 厂商从 2 英寸、3 英寸和 4 英寸平台转向 6 英寸或 8 英寸平台以实现规模化生产，与硅晶圆厂形成了协同效应，这些晶圆厂几十年来一直使用大直径晶圆建立完善的工艺。

随着对高功率设备的需求推动制造进步，并且看到 CS 参与者进入不同的材料领域，CS 基板市场正在增长。

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