全球最大SOI襯底供應商分享行業發展動態：三大市場高速增長，碳化硅競爭激烈

臨近年末，各家芯片公司都開始總結過去一年的戰績，全球最大SOI（絕緣體上硅）襯底供應商法國Soitec公司也不例外。

法國硅片大廠Soitec近日發布2023財年（2022自然年）上半年財報。財報顯示，Soitec公司綜合收入達到4.71億歐元，同比增長26%，經營凈利潤同比增長27%。其中，占總營收72%的移動通信業務收入達3.41億歐元，增長23%；汽車和工業收入增長72%至5700萬歐元，占總收入的12%；而智能設備領域的收入達到7300萬歐元，同比增長17%。

2022年12月末接受采訪時，Soitec客戶執行副總裁Yvon Pastol表示，截止目前，該公司已經完成了2023財年約340萬片晶圓產能的四分之三左右。預計到2026財年（2025年），Soitec年度總產能希望達到約450萬片晶圓，與2021財年相比實現產能接近翻倍（增長195%）。

而為了達到這一目標，Soitec已經宣布，該公司五年內計劃投資11億歐元（約合人民幣82億元）實現營收、產能全面增長。


三大戰略市場高速增長，中國市場發展勢頭強勁

Soitec有三大高速增長的戰略市場：移動通信市場、汽車和工業市場、智能設備市場。

在移動通信市場，從4G發展到5G，RF-SOI的內容量翻倍，市場對RF-SOI的需求也逐漸增加。Soitec將進一步優化各產品線的布局，包括Connect RF-SOI、Connect FD-SOI、Connect POI、Connect GaN。

Connect FD-SOI在毫米波產品落地方面不斷取得進展，Connect POI目前正在處于采用階段，可支持多種模組架構的濾波器解決方案。

在中國，Soitec的Connect RF-SOI處于生產階段，符合中國所有一線（Tier 1）代工廠的要求，主要關于其200mm和300mm的晶圓片。Soitec正與代工廠客戶進行共同研發探索在設備終端的應用，在Connect POI方面也正與中國代工廠進行溝通，通過POI賦能本土高性能濾波器的制造。

在汽車和工業市場，Soitec有三款主打產品：Auto Power-SOI、Auto FD-SOI、Auto SmartSiC。

全球電動汽車市場滲透率的穩步增長對優化襯底產生更強勁的需求。對應到Soitec的產品，主要涉及Power-SOI、FD-SOI，可用于滿足在汽車市場對于信息娛樂、功能安全性、自動化駕駛等需求。SOI能夠實現更高的性能、集成性、更短的上市時間（Time-To-Market），且更易于設計。應對汽車電氣化趨勢，Soitec正與第一個客戶推動SmartSiC進入驗證階段。

在智能設備市場，Soitec有四款產品：Smart FD-SOI、Smart Imager-SOI、Smart Photonics-SOI、Smart PD-SOI。

在高速率數據傳輸、數據通信快速增長的需求驅動下，市場巨頭們正逐漸轉向高速數據收發，采用更多的光學收發。Soitec中國客戶群主管喬磊納（Lionel Georges）說，Soitec的代工廠客戶正將Photonics-SOI用于數據傳輸方面，以及光子計算、激光雷達（Lidar）等應用中。

FD-SOI在智能終端方向有非常強勁的應用市場，為復雜的傳感、連接性更強的設備、更強性能和智能化趨勢提供支撐，助力實現更高性能、高能效的邊緣計算芯片。Soitec看到中國市場針對FD-SOI在超低漏電（ULL）以及超低功耗（ULP）應用的關注度不斷上升。

逐步向碳化硅過渡

Yvon Pastol對鈦媒體App表示，中國市場是在電動汽車全球最大市場，今年全球在電動汽車方面的銷量就達到了500萬，未來預計到2030年，中國在電動汽車將占比全球60%，這對中國而言也是很好的機會，可以建立自身的碳化硅生態——因此擁有碳化硅晶圓襯底的Soitec受益頗多，去年上半年，其汽車和工業業務收入同比增72%，是增長最快的部門。

“整體來看，全球汽車和工業客戶在向電動平臺轉型的過程中在逐步采用碳化硅，以提高其系統的性能。但是在全球范圍內碳化硅產能是受限的，這是因為行業在生產高質量器件級別材料方面的生產能力及產能限制。”Yvon Pastol表示，未來幾年，大批量生產高質量碳化硅器件，對于滿足全球汽車及工業市場的強勁需求至關重要。

不久前，Soitec宣布了下一階段的碳化硅 (SiC)襯底合作計劃，由意法半導體在今后18 個月內完成對Soitec碳化硅襯底技術的產前認證測試。此次合作的目標是意法半導體采用 Soitec 的 SmartSiC? 技術制造未來的8寸碳化硅襯底，促進公司的碳化硅器件和模塊制造業務，并在中期實現量產。

意法半導體汽車和分立器件產品部總裁 Marco Monti表示：“汽車和工業客戶正在加快推進系統和產品的電動化，升級到8寸 SiC 晶圓將為他們帶來巨大好處，因為產品產量提高對于推動規模經濟非常重要。ST選擇了一種垂直整合的制造模式，從高質量的襯底，到大規模的前工序制造和后工序封測，在整個制造鏈中充分利用我們多年積累的專業技術專長。我們希望通過與 Soitec 技術的合作，不斷提高良率和質量。”

“隨著電動汽車的到來，汽車行業正面臨巨變。Soitec通過尖端的 SmartSiC? 技術，將獨特的 SmartCut? 工藝用于碳化硅半導體材料，將在推進電動汽車普及方面發揮關鍵作用。” Soitec 首席運營官 Bernard Aspar 表示：“將Soitec 的 SmartSiC? 襯底與ST行業率先的碳化硅技術和專長整合，將改變汽車芯片制造的游戲規則，并樹立新的標準。”

碳化硅 (SiC) 是一種顛覆性的化合物半導體材料，在電動汽車和工業制程領域重要的高增長功率應用中，碳化硅材料的固有性質令碳化硅器件的性能和能效優于硅基半導體。碳化硅可以實現更高效的電源轉換、更緊湊的輕量化設計，并節省整體系統設計成本——所有這些都是汽車和工業系統成功的關鍵參數和要素。從 6寸 晶圓升級到 8寸 晶圓，可以使制造集成電路的可用面積增加幾乎一倍，每個晶圓上的有效出片量達到升級前的1.8-1.9 倍，因此大幅增加產能。

盡管行業處于下行周期，但出于半導體日益增長的戰略重要性，疊加各國政府激勵措施，全球芯片制造業依然不斷擴大產能、分散供應風險和加強供應鏈。國際半導體產業協會SEMI近日發布的報告顯示，預計2023年，全球將有28個晶圓工廠投入新廠建設。

根據規劃，2021-2026財年的五年計劃中，除了產能翻倍以外，Soitec公司營收也有望增長兩倍，電子產品EBITDA利潤率或將增加至35%。


全球巨頭已瞄準碳化硅

放眼碳化硅襯底的全球競爭格局，仍是海外廠商掌握話語權，美國Wolfspeed一家獨大，與Coherent（曾經的II-VI）、SiCrystal（被日本羅姆收購）占據了市場份額的前三名。

先來看美國，Wolfspeed作為全球份額遙遙領先的sic襯底廠商，較早開始了SiC 的研發與生產，在2015年就已經商品化了6英寸SiC晶片，并可以小批量供貨。在擴產方面， Wolfspeed也是早早地嗅到了SiC的未來市場，2019年5月，Wolfspeed發布新聞稿表示，作為公司長期增長戰略的一部分，未來 5 年將投資10億美元用于擴大碳化硅產能，在美國總部北卡羅萊納州達勒姆市建造一座采用最先進技術的自動化200mm SiC碳化硅生產工廠和一座材料超級工廠，其中4.5億美元用于North Fab，4.5億美元用于材料超級工廠，1億美元用于伴隨著業務增長所需要的其它投入。消息顯示，此次擴產，Wolfspeed預計其導電型的碳化硅功率器件、絕緣型射頻器件、SiC 襯底產能將分別最大擴大至 2017 財年第一季度的 30 倍。

北卡羅萊納州 Durham Fab作為Wolfspeed碳化硅襯底的主要生產基地，貢獻了全球一半的導電型襯底的產能。就在9月9日，Wolfspeed再次宣布將投入數十億美元在北卡羅來納州查塔姆縣建造一個號稱世界上最大的碳化硅襯底工廠，新工廠計劃建于查塔姆縣，臨近Wolfspeed 已建成的達勒姆碳化硅襯底工廠，一期建設預計將于 2024 年完成。這一投資計劃旨在將 Wolfspeed 在達勒姆園區的現有碳化硅產能提升超 10 倍，主要生產8英寸碳化硅襯底，供應Wolfspeed于今年4月開業的紐約莫霍克谷工廠。

II-VI在成功收購光電廠商Coherent后正式更名為Coherent，但這并沒有影響其在SiC襯底領域的擴產。2021年4月，Coherent表示，為了應對不斷加速的電力電子市場，計劃在未來5到10年內大幅提高在美國的SiC球團和基板的全球產能，5年內將其SiC基板的生產能力提高5到10倍，包括直徑200mm的基板，而Coherent位于福州的新SiC工廠就屬于擴產計劃的一部分。

今年3月7日，Coherent又宣布，正在加快對150 mm和200 mm碳化硅襯底和外延片制造的投資，并在賓夕法尼亞州伊斯頓和瑞典基思塔進行了大規模工廠擴建。不過Coherent也指出，此次投資屬于此前宣布的在未來10年向SIC投資10億美元的一部分。消息顯示，Coherent伊斯頓的150 mm和200 mm碳化硅基板年產量預計到 2027 年將達到 100 萬個 150 mm單位，200 mm基板的比例將隨著時間的推移而增長。Coherent執行官 Sohail Khan表示，伊斯頓工廠將在未來5年內將Coherent的碳化硅基片產量提高至少6倍。

除了Wolfspeed和Coherent兩家外，安森美在去年正式收購SiC襯底廠商GTAT之后，也加入了襯底廠商隊伍。今年8月11日，安森美新罕布什爾州哈德遜的碳化硅工廠剪彩落成，據悉該基地將使安森美2022年底SiC晶圓產能同比增加五倍。安森美執行副總裁兼電源解決方案集團總經理 Simon Keeton 表示，隨著安森美增加基板產能并計劃繼續擴大產能，已經擴建到第二座大樓。在2022年第一季度財報中，安森美也宣布將擴大對GTAT的投資，一方面推動6英寸和8英寸碳化硅基板的產量，另一方面也將在2022年內把碳化硅基板的產能增加四倍。

再來看日本，羅姆的SiC襯底業務主要來自于2009年收購德國SiC襯底和外延片供應商SiCrystal。SiCrystal的首席執行官Robert Eckstein博士在近期透露，SiCrystal的中期目標是每年生產10萬片，并實現九位數的銷售額。據了解，SiCrystal計劃在德國紐倫堡總部擴產，將員工數量擴大到450名左右，并計劃未來將提高年產量由每年10萬片至100萬片，提升其市占率由20%到30%，而目前已生產150mm(6英寸)的晶圓，將自2024年起擴大到生產200mm(8英寸)晶圓。

此外，碳化硅外延片大廠日本昭和電工也多次發表了產能擴充聲明。去年8月，昭和電工發行3519萬股新股，籌得約64.56億人民幣資金，其中約700億日圓（約41.35億人民幣）將用于擴增SiC晶圓等半導體材料產能。從昭和電工公布的計劃投資細則來看，用于碳化硅襯底等擴產的資金約為58億日圓（3.4億人民幣），擴產項目預計2023年12月完工。

韓國方面，SK Siltron也在積極擴大碳化硅晶圓產能，去年九月SK 集團宣布計劃在碳化硅襯底業務上投資 7000 億韓元（約合 38億元人民幣），以期 2025 年成為世界尖端材料市場的龍頭。今年9月，SK Siltron也美國密歇根貝城 6英寸新廠正式建成投產，該晶圓廠主要生產晶錠和襯底等SiC晶圓基材。

據悉，SK Siltron南韓龜尾廠與密歇根新廠產能，下半年 6英寸年產能上看 12 萬片，規模是原先 3 倍，目前持續進行第二期擴建計劃，預計 2025 年完工后年產能將躍增至 50 萬片。目前，SK Siltron 也持續推動 8 英寸基板計劃，目標明年底啟動量產。

歐洲方面，法國 Soitec于今年3月宣布，將在其位于法國貝寧的總部增設新產線，主要致力于制造 150 mm和 200 mm的 SmartSiC 襯底。新產線將使用 Soitec 專利的 SmartCut技術來生產創新型 SmartSiC優化襯底，目前，Soitec 已經與主要的碳化硅器件制造商展開基于 SmartSiC 合作，預測將于 2023 下半年開始實現該產品的盈利。

意法半導體也在積極擴產，據eenewseurope今年年初報道，ST準備建立歐洲碳化硅晶圓超級工廠，該工廠將具備制造設備和制造更大 200 mm SiC 晶圓的能力。2022 年ST資本支出為 34 億美元，其中包括為目前使用 150 mm晶圓的意大利卡塔尼亞和新加坡的 SiC 晶圓廠提供資金。意法半導體副總裁、中國區總經理曹志平在去年透露，ST目標是到2024年，利用Norstel的產能實現碳化硅供應鏈40%的襯底供應完全自主。

從大廠擴產信息來看，2025年前后，碳化硅襯底會迎來一波大投產，屆時全球碳化硅產業或許又會出現新局面。