Industry Trend Report｜Third Semiconductor Development: Competitive Relationship among Major IDMs (Next)

Published On: 2022/09/20|Categories: 科技(Technology)|

With these four STM Microelectronics,Infineon,WolfspeedandROHM Vertical design and manufacturing (IDM) industry, Europe, the United States and Japan to invest in SiC and GaN IDM industry in fact a lot, but in the market more dominant voice of the industry, these four companies are mainly, this report to a comprehensive analysis of the way to explore the competition strategy of these four companies.

綜合研析

回顧這四家IDM業者在功率元件乃至於GaN on SiC射頻元件的布局，可以明顯看這四家業者的共通特性在SiC領域有較多的著墨，GaN元件又可以分為功率與射頻兩類，但放眼這四家業者也並非全部都有GaN元件解決方案。其次，初步來看，這四家業者在SiC領域的積極度，至少在產能的擴充上顯然高於GaN領域，主要原因是四家在SiC也都有明確的建廠規劃或是在八吋廠的布局時程，其次，也有業者發展SiC晶圓基板的自給策略（見表1）。

表1. 四家大廠在第三類半導體策略布局狀況

從表1可知，四大IDM業者在第三類半導體產品線的布局上，各有優劣。以Infineon在SiC晶圓基板的供應商主要就是由Wolfspeed所提供，但此一合作案，早在Cree時期就已完成，同樣的，像是ST與On Semi也都與Wolfspeed簽訂供貨合約，一言以蔽之，Wolfspeed雖然是SiC元件供應商之一，但另一方面也與Infineon等業者有相當密切的合作關係。

而從Yole的數據顯示來看，SiC元件在2021年市場產值為11.37億美元，其中ST等四家業者分占前四名，市佔率分別為：ST（40%）、Infineon（22%）、Wolfspeed（14%），以及ROHM（10%），四家業者合計86%左右。

而在SiC產能與八吋廠的布局上，四家業者大致上也有初步的想法與計畫，大致上可以確定的是，長期而言，SiC元件量產的發展方向以八吋廠為目標，應不是太大的問題。

表2. 四大IDM業者在SiC領域的布局狀況

Source：各廠商

而以車廠在導入SiC，基本上，各大廠也大多有揭露客戶群的採用狀況，以Wolfspeed來說，採用的車廠就有GM（通用汽車）、特斯拉、福斯、賓士、日產（Nissan）、福特、Volvo、BMW等。以下就各大IDM業者目前所打進的客戶名單，進行初步的整理。

表3. 主要IDM業者在SiC元件所打進的車廠供應鏈一覽表

Source：各廠商

客觀來說，車廠在採用SiC元件，車廠在選擇供應商上，顯然會挑選不同的供應商進來，儘管SiC元件仍可以分為MOSFET與二極體等不同類別，車廠也有可能在不同的車款上，採用不同電路架構的SiC元件，但宏觀來看，能提供較為完整的SiC元件的半導體業者並不是太多，對於車廠來說，的確也會有多重供應商的採購策略，更何況，隨著全球半導體在2020年年底上演嚴重供不應求的搶料大戰，車廠為了供貨狀況穩定，確保不會因一顆元件，而讓整台車無法進入銷售通路，積極的備貨策略的確是必要的存在。

換言之，若能有多一家元件供應商的奧援，再加上元件本身也已經通過車廠的驗證，那麼對於元件供應商來說，就是一張基本的入門門票。

而GaN HEMT元件方面，除了Wolfspeed外，其餘三家IDM業者皆有其產品線的布局，但綜觀IDM業者在功率系統設計的方案提供上，除了GaN HEMT元件的提供外，提供對應的驅動IC也是滿足其設計的重要環節之一，但以ST等三家業者的解決方案來看，僅有ST與Infineon會提供對應的驅動IC，甚至可以提供數位控制相應的微控制器，來因應整個系統設計，單以此點來看，ROHM便略遜一籌。

在GaN on SiC產品線方面，由於2018年，Infineon與Cree（Wolfspeed的前身）交易，將GaN on SiC為晶圓基礎的RF射頻賣給Cree後，Infineon在該領域便沒有話語權，以現今這四家業者來看，僅剩Wolfspeed擁有其產品線。儘管該產品線是由Infineon所切分出去，但該產品線所聚焦的終端應用如5G基地台與國防航太領域，甚至是未來的6G領域，都有相當大的成長空間，依據Wolfspeed所揭露的數據來看，預計2024年的市場產值高達24億美元。

結論

第三類半導體產業的發展其實已有一段時間，但礙於晶圓本身製造上，仍有技術瓶頸問題，晶圓尺寸上不易突破到十二吋的規格，因此無法形成經濟規模來壓低單位製造成本，藉此讓相關技術能被快速普及，以SiC功率元件來看，即便現今已有ROHM開始引進八吋廠進行量產，但以電動車仍處於高速成長的階段，SiC元件的單位成本仍遠高於IGBT的情況下，可能也僅能適用於單價較高的電動車車款。同樣的，GaN一樣也有雷同的情形，由於MOSFET與IGBT是現階段較為普及的功率元件，單價也相對較低，GaN在車用領域的普及狀況，仍端視車廠的需求而定。

而不管是工業或是車用領域，GaN與SiC功率元件在能源轉換效率亦或是性能表現上，仍然優於MOSFET與IGBT，對於如高階伺服器、5G基地台供電系統乃至於新一代的電動車動力系統設計，仍需借助GaN與SiC的奧援。而以第三類半導體元件的供應與現階段的產業現況來看，ST顯然在各方面皆較具明顯的優勢，即便ROHM已經啟動八吋廠量產SiC元件，但能否趕上其領先集團，仍有待觀察，加上ST本身也早有投資計畫，進一步確保SiC的產能供應，短期內，ST在SiC領域居於領先的位置恐怕不易被取代。

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