產業趨勢報告｜第三類半導體發展方興未艾主要IDM廠之競合關係(上)

發佈於: 2022/09/20|分類: 科技(Technology)|

眾所皆知，第三類半導體一直是相當熱門的話題，歐美日IDM大廠基本上在該領域也居於領先地位，綜觀STMicroelectronics、Infineon、Wolfspeed與ROHM等四家IDM業者，以及第三方研調機構所提供的數據來看，STM在SiC領域可謂居於領先的地位，另一方面，隨著淨零碳排議題的推動，電動車與能源產業的蓬勃發展，也推動功率元件的發展，ST等四家業者也有意將SiC元件的產能進一步提升，長期來看八吋廠的重要性自然不言可喻。有別於傳統矽材料的物理特性，第三類半導體本身的寬能隙特色，所開發出的功率或是射頻元件，在性能或是效率表現上都比矽製程元件來得出色，這對於終端系統來說，若要與其他競爭對手形成差異化來形塑出領先優勢，採用第三類半導體已然是不可逆的發展走向。以現階段來看，市場上同時投入SiC（碳化矽）與GaN（氮化鎵）晶片的半導體業者，大多仍是歐美日的IDM業者居多，無晶圓廠的IC設計業者雖然也有少部份業者投入第三類半導體的行列，但以影響力來說，仍是以IDM業者在整體市場中居於領先的地位。

重點大廠近期發展現況

一、Infineon

Infineon與ST、NXP並列歐系三大IDM廠之一，先前完成收購Cypress之後，整體營收表現上更加出色。在第三類半導體發展尚不成熟之際，Infineon早期在矽製程的MOSFET與IGBT領域享有盛名，透過本身在IGBT電路設計有相當豐富的經驗與基礎，加上十二吋晶圓廠的量產奧援Infineon在全球IGBT領域（在離散元件與模組領域）可謂居於龍頭地位。而隨著第三類半導體的崛起，加上SiC與GaN在開關頻率與功率密度的表現上，也明顯優於IGBT與MOSFET的情況下，Infineon在第三類半導體發展之初，就已經開始耕耘該領域，也因此Infineon也是全球極少數同時擁有完整功率開關元件（MOSFET、IGBT、SiC與GaN）解決方案與射頻GaN元件的IDM業者。

從財報面來看，由於Infineon的財報是以終端應用作為區分，而Infineon本身就是以車用、電源管理與工業自動化等領域見長，所以像是IGBT與SiC等產品就散見於各種不同終端應用，以Infineon會計年度2021年的營收來看，相較於去年同期，都有成長表現，Infineon也對外公布會計年度2021年SiC元件營收會落在2億美元左右的範圍，相較於去年同期有相當大幅的成長。

圖1. Infineon於會計年度2021年的主要營收與產品比重分布

Source：Infineon

由此可見，Infineon在SiC的投入已有具體的成績展現。至於GaN元件，Infineon的策略則是讓其產品線廣泛地在消費性電子乃至車用的OBC（On Board Charger）與DC/DC Converter都能有其發揮的舞台。

產能擴充方面，Infineon會從位於德國境內的Villach與馬來西亞的Kulim（居林）廠，來進一步思考八吋廠的產能擴充的可能性。長期來看，也希望能進一步能以十二吋晶圓來進行量產，來降低單位成本，而形塑出更優異的產品性價比優勢。

二、STMicroelectronics

ST與Infineon相同，也是市場上少數同時擁有MOSFET、IGBT、SiC與GaN等功率元件的IDM業者。ST在2021年，SiC元件的營收約莫為5億美元左右，預估2022年將可一舉超過7億美元。而ST在2021年的總營收為127.6億美元，儘管SiC元件產品線在整體營收中比重極低，但同樣可以看出SiC有相當不錯的成長表現。而ST也預計2023年，SiC的營收將可突破10億美元大關，預計有75%的比重來自車用電子，25%則來自於工業領域。

有別於Infineon的功率產品散見於其財報的不同應用領域，ST的功率元件產品線皆集中於ADG（Automotive and Discrete Group）中。根據ST公開資料顯示，ADG旗下的車用部門營收在2021年為26.1億美元，離散元件部門則為17.4億美元，兩者相較於去年同期也都有明顯成長。

圖2. ST ADG近十季營收變化

單位：百萬美元 Source：ST

產能擴充方面，在製造端，ST在Catania（位於義大利）與新加坡準備進行八吋廠的SiC元件的量產，預計2023年就會進入量產時程，預計2025年產能與2022年相較，將可以提升至兩倍左右。封測方面則會由中國深圳與Bouskoura（位於摩洛哥）的廠房負責。另一方面，ST也嘗試強化SiC晶圓基板供應，確保上游晶圓基板產能的供給無虞，以滿足旗下晶圓廠量產SiC元件的需求，以ST目前的預估，2024年的自給率將可以達到40%以上。

而在GaN領域，功率產品線預計在Tours的八吋廠量產，量產時間預計在2023年，射頻相關的產品線，則會使用Catania的六吋廠進行，目前正在進行產線驗證階段。

三、Wolfspeed

Wolfspeed的前身為市場所熟知的Cree，當時的產品線主要為LED與第三類半導體產品線及其相關的晶圓量產，並提供給其他IDM業者量產自有產品。Wolfspeed近年來持續進行策略轉型，在2021年三月一號完成LED業務部門的剝離，現階段僅剩下第三類半導體相關的產品線。同年第三季，正式改為Wolfspeed。Wolfspeed現有的產品線，主要為SiC功率元件與GaN on SiC的RF射頻元件以及SiC晶圓，其中SiC晶圓方面也是Infineon、ST與On Semi（安森美半導體）等IDM業者所採用，並且已經簽下數年的供貨合約，依據Yole調查，Wolfspeed為全球SiC晶圓的龍頭供應商，市佔率達62%。

觀察Wolfspeed近六個季度的表現，可以繳出相當不錯的成績單，營收持續成長之際，毛利率與營利率也都在不斷回升中。

圖3. Wolfspeed近六季營收表現

單位：百萬美元 Source：Wolfspeed

圖4. Wolfspeed的毛利率與營利率近六季表現

Source：Wolfspeed

產能供應方面，Wolfspeed已經確定在美國紐約完成全球第一座SiC元件的八吋廠，確定在第三季進入量產階段，除此之外，Wolfspeed旗下亦有一座四吋廠與一座六吋廠，主要任務都是量產SiC功率開關元件與肖特基二極體（Schottky）。

五、ROHM

ROHM是少數的日本IDM業者，其晶片種類相當多元，同樣的，功率元件產品線的布局也相當完整。ROHM在營收的分類上，分成兩種，一是依其晶片產品線，另一種則是按照應用類別。前者又可分為一般的邏輯IC、離散元件與模組產品線等，ROHM與Infineon等IDM業者相同，除了提供離散元件外，功率模組也是營收來源之一，只是相較於離散元件來說，模組營收的比重相當低。

圖5. ROHM近三年會計年度產品營收表現

單位：百萬日元 Source：ROHM

ROHM在SiC相關產品線的開發，其積極度不亞於其他歐美IDM業者，像是近年來SiC MOSFET產品設計，所有大廠皆改採溝槽式結構，ROHM早在2015年已經領先其他業者導入，全SiC功率模組的量產，也是在2012年就已經達到，可以想見該公司在該領域有一定的實力在。另一方面，ROHM在SiC晶圓供應策略，與Wolfspeed相同，在2009年收購位於德國的SiCrystal AG，該公司主要業務就是提供SiC晶圓。量產方面，會以日本的筑後廠與宮崎廠的六吋廠來進行量產，同時也預計在2025年前，以八吋廠來量產SiC元件。