układ scalony

1. Wysoki koszt i niska wydajność
Pojemność substratów ogranicza podaż rynkową

    Przed wyprodukowaniem chipów z węglika krzemu są dwa pierwsze etapy: produkcja podłoża i produkcja płytek epitaksjalnych, które są ważnymi komponentami urządzeń z węglika krzemu.Z punktu widzenia struktury kosztów wytwarzania urządzeń z węglika krzemu największy jest koszt podłoża, który wynosi 47%;Drugi to koszt rozszerzenia, który wynosi 23%.
Podłoże to embrionalna forma płytki z węglika krzemu.Generuje surowce w postaci proszku z węglika krzemu poprzez mieszanie proszku krzemu o wysokiej czystości i proszku węgla, a następnie poddaje się metodzie wzrostu kryształów w określonych okolicznościach w celu wytworzenia cylindrycznych wlewków z węglika krzemu.Po obróbce, cięciu i uzyskaniu wafla z węglika krzemu o grubości nie większej niż 1 mm, wafel poddaje się szlifowaniu, polerowaniu i czyszczeniu, aby ostatecznie uzyskać podłoże z węglika krzemu.
W procesie wytwarzania podłoży z węglika krzemu stawiane są niezwykle wysokie wymagania dotyczące czystości surowców, kontroli środowiskowej wzrostu kryształów oraz późniejszej obróbki.Dlatego wytwarzanie podłoży z węglika krzemu wiąże się z problemami, takimi jak powolne tempo wzrostu, wysokie wymagania dotyczące kształtu kryształu i duże zużycie skrawania.Prowadzi to bezpośrednio do problemu niskiej wydajności i niskiej produktywności substratu.
Jakość podłoża wpływa bezpośrednio na jakość późniejszej generacji płytek epitaksjalnych, a następnie wpływa na wydajność gotowych urządzeń z węglika krzemu.Dlatego branża generalnie uważa, że ​​cały przemysł węglika krzemu będzie nadal napędzany zdolnościami produkcyjnymi materiałów podłoża w ciągu najbliższych kilku lat.
Według przewidywań firmy Wolfspeed wielkość rynku materiałów SiC w 2022 roku wyniesie 700 mln USD, a wielkość rynku urządzeń 4,3 mld USD.W 2026 roku rynek materiałów SiC osiągnie 1,7 miliarda dolarów, a rynek urządzeń 8,9 miliarda dolarów.W latach 2022-2026 łączna roczna stopa wzrostu wielkości rynku materiałów wyniosła 24,84%, przekraczając łączną roczną stopę wzrostu wielkości rynku urządzeń.
Z perspektywy światowego udziału w rynku podłoży z węglika krzemu Wolfspeed, Roma i II-VI łącznie stanowią 80%, co oznacza, że ​​tempo ekspansji tych trzech firm ograniczy podaż podłoży.
Z drugiej strony te trzy przedsiębiorstwa stopniowo zwiększają udział własnych materiałów.Na przykład udział własnych materiałów firmy Wolfspeed wzrośnie z 40% w 2021 r. do 56% w 2024 r., jeszcze bardziej zmniejszając moce produkcyjne, które mogą wypływać na rynek.W nadchodzących latach pojawi się większa presja na światowe moce produkcyjne substratów.
Jak widać, Mercedes Benz, Land Rover, Lucid Motors, General Motors, Volkswagen i inni zdecydowali się na współpracę z Wolfspeed, co wskazuje, że przemysł węglika krzemu jest nie tylko na końcu urządzenia, ale nawet na dalszych dostawcach systemów lub przedsiębiorstwa samochodowe dokonały rezerwacji przepustowości po stronie podaży na wyższym szczeblu łańcucha dostaw.
Gong Xi zwrócił uwagę, że obecnie wydajność i jakość substratu nie są zadowalające zarówno dla przedsiębiorstw czołowych, jak i tych znajdujących się w środku.Doprowadzi to do tego, że podłoża, które nie spełniają wymagań MOSFET, będą miały wpływ na rynek diod Schottky'ego (SBD).Jeśli uda się poprawić wydajność i jakość tej części substratu, może to pomóc w złagodzeniu ograniczeń zdolności produkcyjnych MOSFET, które zależą od stopnia, w jakim wydajność i jakość krajowych przedsiębiorstw produkujących substraty poprawi się z czasem.

2. Iteracja procesu substratu i urządzenia
Rynek węglika krzemu jest daleki od dojrzałości

Podobnie jak tranzystory MOSFET, krzemowe tranzystory IGBT są również stosowane w samochodowych układach napędowych.Jako bardzo dojrzałe urządzenie zasilające, jego iteracja procesu jest ulepszona wokół struktury.Gong Xi uważa, że ​​w tym momencie rozwój urządzeń z węglika krzemu będzie przebiegał podobnie.Oznacza to, że ewolucja od architektur płaskich do architektur wykopowych zapewni przestrzeń do wzrostu wydajności i kosztów.
Ponadto przejście z podłoża 6-calowego na podłoże 8-calowe również przyniesie znaczące zmiany i stanie się przełomem.Wolfspeed szacuje, że do 2024 roku koszt pojedynczego 8-calowego gołego chipa wyniesie 37% obecnego 6-calowego, co oznacza spadek kosztów o 63%.Ten spadek kosztów obejmuje wzrost wydajności i wzrost liczby gołych folii.
Yole zwrócił uwagę w raporcie, że 8-calowy wafel z węglika krzemu jest uważany za kluczowy krok w rozwoju produkcji.Celem jest oczywiście zwiększenie produkcji i zdobycie przewagi w kolejnej rundzie rywalizacji.Główni IDM opracowują własne możliwości produkcji 8-calowych płytek z węglika krzemu;Od 2022 r. niektórzy dostawcy płytek zaczęli wysyłać próbki.W prognozie mocy węglika krzemu firmy Yole, 6-calowa pozostanie wiodącą platformą przez następne pięć lat.Jednak od 2022 roku pierwsze 8 cali będzie uważane przez uczestników rynku za zasób strategiczny.
„Nakładając się na wpływ konfiguracji urządzeń, Wolfspeed przewiduje, że jeśli zostanie przyjęte podejście typu 8-calowe podłoże + wykop, koszt urządzeń z węglika krzemu spadnie do 28% obecnej 6-calowej + płaskiej struktury w ciągu najbliższych kilku lat. ".
Wraz ze zmianami w procesie i wielkości substratu wpływ na koszty urządzeń jest ogromny.Niezależnie od tego, czy chodzi o konfigurację, czy produkcję 8-calowych podłoży, będzie to miało wpływ na istniejący model rynku w przyszłości.Ten iteracyjny proces jest szansą dla krajowych przedsiębiorstw.

3. Opanuj górny koniec materiału
Kluczowe punkty dotyczące zastępstwa domowego

Platforma napięcia samochodowego ewoluuje od 400 V-600 V-800 V, ale w rzeczywistości prędkość ewolucji jest szybsza niż górny koniec materiału węglika krzemu, co oznacza, że ​​okresy okien w górę iw dół są niedopasowane, szczególnie w przypadku krajowego węglika krzemu przemysł.
Doprowadzi to do większej luki między podażą a popytem.Kto może go wypełnić i jak?To jest pytanie, nad którym musimy się zastanowić.
Gong Xi powiedział, że wiele instytucji inwestycyjnych po prostu wykorzystuje wielkość dostaw urządzeń z węglika krzemu lub inwestycje w badania i rozwój w ciągu najbliższych kilku lat jako statyczną perspektywę obserwacji, aby ocenić branżę, ale branża węglika krzemu nadal musi przyjąć dynamiczną perspektywę, aby zobaczyć wielkości rynku urządzeń z węglika krzemu w ciągu najbliższych kilku lat.
Cały łańcuch przemysłu węglika krzemu jest podzielony na różne segmenty.Łańcuch przemysłu upstream obejmuje surowce, materiały podłoża i materiały epitaksjalne.Przemysł średniego szczebla obejmuje projektowanie struktur chipów, produkcję chipów, urządzenia i moduły.Dziedziny dalszych zastosowań obejmują fotowoltaikę słoneczną, półprzewodniki, motoryzację, transport kolejowy, stacje bazowe 5G, materiały budowlane i przemysł stalowy.
Układ każdego przedsiębiorstwa w każdym łączu jest różny, od IDM przez podłoże lub materiały epitaksjalne, po epitaksjalne płytki i urządzenia.Eksperci z głównych think tanków szacują, że jeśli zastosuje się podejście epitaksjalne + urządzenie, zysk brutto wyniesie około 60%, a jeśli usunie się biznes chipów epitaksjalnych, zysk brutto wyniesie około 37%.Zysk brutto tych ostatnich jest w zasadzie taki sam jak producentów urządzeń opartych na krzemie.
Oznacza to, że jeśli nie opanujesz wcześniejszego materiału i wykonasz tylko urządzenia z węglika krzemu, z punktu widzenia zysku brutto nie ma zysku w porównaniu z urządzeniami opartymi na krzemie.
Dodając do omówionych powyżej zmian w rozmiarze podłoża i konfiguracji urządzeń, rynek krajowy będzie musiał stawić czoła znacznej presji kosztowej w nadchodzących latach.Dlatego kluczem do wykorzystania szans przemysłu przyszłości jest rozwój przemysłu surowcowego.
Przekształcenie rozmiaru podłoży z węglika krzemu do 8 cali zajmie 2-3 lata.W krótkim okresie wydajność kosztowa urządzeń z węglika krzemu opartych na podłożach 6-calowych jest nadal wysoka.Jednak w perspektywie średnio- i długoterminowej obecni producenci MOSFET-ów z węglika krzemu na dużą skalę będą musieli stawić czoła wyzwaniom i presji w przyszłości.
Yole powiedział, że dwa główne trendy wpływają na łańcuch dostaw węglika krzemu: pionowa integracja produkcji płytek i pakowania modułów w celu generowania większych przychodów w nadchodzących latach.W tym kontekście firmy zajmujące się systemami terminali (takie jak producenci OEM z branży motoryzacyjnej) szybciej i elastyczniej wdrażają węglik krzemu, aby zarządzać podażą wielu dostawców płytek na rynku.