电子发烧友网报道（文/梁浩斌）第三代半导体，特别是碳化硅的产能扩充，已经成为海内外功率半导体厂商的共识。碳化硅衬底作为过去很长时间里，碳化硅产业的增长瓶颈，早期多家海外功率半导体厂商已经通过收购衬底厂商来保障供应以及加快扩产节奏。


今年以来，碳化硅产业也出现了多起收购以及重大投资事件，包括今年2月Wolfspeed投资20亿美元在德国建8英寸碳化硅晶圆厂；设备商Veeco收购Epiluvac，补充碳化硅CVD设备产品线；5月安森计划投资20亿美元增产碳化硅芯片产能；6月意法半导体与三安光电合资建立碳化硅晶圆厂，总投资近230亿元等。


进入下半年，罗姆、博世等巨头也通过收购来扩大碳化硅产能。


罗姆、博世收购厂房用于扩产碳化硅


7月，罗姆宣布收购太阳能电池生产商Solar Frontier在宫崎县国富町的工厂，计划将该工厂用于扩大碳化硅功率器件的产能，未来还将成为罗姆的主要生产基地之一。Solar Frontier曾在该工厂生产CIS薄膜太阳能电池，但已停止运营。


工厂占地面积约40万平方米，建筑面积约23万平方米，其中罗姆计划利用现有11.5万平方米的工厂建筑以及洁净室，改造成碳化硅功率器件生产线。这次收购预计在10月完成，并到2024年底开始运营，这将成为罗姆第四座碳化硅晶圆厂。


据罗姆的估算，通过收购该工厂，2030财年达产后新的生产基地将会帮助欧姆将整体碳化硅产能提升到2021财年的35倍。为了达到这个目标，罗姆计划到2025年开始转向8英寸碳化硅晶圆，而届时可能也会在这次收购的工厂中引进8英寸晶圆制造设备。


去年罗姆公布过公司的投资计划和目标，当时公司计划到2025财年（截至2026年3月）前最多向碳化硅领域投资2200亿日元，这个投资额已经是2021年时计划的四倍。罗姆社长松本功当时认为，通过新增的工厂以及产能，罗姆有望能够将其在碳化硅功率半导体市场的份额提高到30%，成为全球第一，而目前罗姆的碳化硅功率半导体份额约为14%。


不过罗姆要实现这个目标，可能还要继续增加投入，因为其他功率厂商也正在以动辄数倍的规模来进行扩产。


德国老牌汽车Tier1供应商博世在8月底完成了对美国芯片制造商TSI Semiconductors的资产收购，包括位于罗斯威尔的工厂、设备、半导体业务等。TSI此前从事模拟、混合信号和设备IC设计和制造，主要以8英寸硅晶圆代工制造为主。


在收购了TSI位于罗斯威尔的工厂后，博世拥有了在美国本土制造能力，在美国市场上构建了供应优势。由于罗斯威尔工厂此前主要面向硅晶圆制造，因此博世计划投资约15亿美元将该工厂改造为用于碳化硅半导体器件制造以及测试的工厂，并在未来几年将制造设备升级以支持最先进工艺，到2026年将生产8英寸碳化硅晶圆。


博世从2021年起就开始小规模生产碳化硅功率芯片，随着近几年汽车电动化的进程进一步加速，博世也开始加大对碳化硅的投资力度。2022年7月，博世宣布在2026年前会在半导体业务上投资30亿欧元，其中将投资1.7欧元在德国本土建立两个全新的芯片研发中心，还将在2023年投资2.5亿欧元在德累斯顿晶圆厂增加3000平方米的无尘车间。


而罗伊特林根工厂作为博世最早生产碳化硅功率半导体的工厂，博世也计划到2025年投资4亿美元用于扩大产能，届时该工厂无尘车间将扩大近一万平方米。


同时在上游衬底供应上，国内碳化硅衬底供应商天岳先进在今年4月披露，2022年公司与博世签署了长期协议，天岳先进将为博世供应碳化硅衬底产品。尽管博世在功率半导体领域可以算是新玩家，不过也可以看到其作为全球最大的汽车Tier1供应商，博世具备广泛客户资源优势之外，也在努力扩大自身在碳化硅领域的布局，扩大产能。


可以说，目前头部功率半导体厂商在碳化硅领域的投资，几乎都在“下重注”，对未来市场对碳化硅的需求十分乐观。


上下游产能争夺战仍在进行


在文章开头我们提到，在过去十多年间，不少功率半导体厂商通过收购来布局碳化硅上游衬底制造能力，以形成垂直整合制造的能力，保障产能以及供应稳定。经过十多年的发展，目前海外主流的功率半导体厂商基本都具备了碳化硅IDM的能力，或是绑定了一些碳化硅衬底供应商的产能。


而近期包括博世和罗姆等的并购动作则是偏向于器件方面，通过收购现有工厂来快速提升产能。另外，鸿海也在今年6月收购国创半导体碳化硅业务，加速旗下电动汽车的量产。


不过针对上游衬底的产能争夺依然未停止，全球第三大的碳化硅衬底供应商Coherent（前II-VI）在10月官宣，由日本电装和三菱电机各投资5亿美元，分别获得Coherent碳化硅业务的12.5%非控股所有权，Coherent则持有余下75%的所有权。在这次交易完成之前，Coherent会将其碳化硅业务剥离并成立新的子公司独立运营。


Coherent目前的主要业务包括光子解决方案以及化合物半导体，而将碳化硅业务剥离出来后，独立运营的碳化硅业务将能够集中资源，加速扩大业务规模，而Coherent目前主要的光通信、激光器等光子解决方案业务也能够更加专注，明确发展方向。


而电装和三菱投资的主要目的，是保障碳化硅衬底的供应。两家公司合计投资10亿美元的同时，Coherent也与双方签订了长期供货协议，将长期为三菱和电装供应6英寸以及8英寸的碳化硅衬底和外延片。


实际上当前碳化硅衬底的产能依然很抢手，供不应求仍是市场现状。据Yole预测，2025年全球碳化硅功率半导体市场规模将达到25.62亿美元，2019年到2025年均复合增长率超过30%。


因此，碳化硅衬底厂商再次成为了“香饽饽”，产业链厂商通过各种方式来与衬底或器件供应商绑定产能供应，签订长期供应协议等等。今年2月汽车Tier1巨头采埃孚向碳化硅衬底龙头Wolfspeed投资数亿美元，建立战略合作伙伴关系的同时，还支持Wolfspeed在德国建造8英寸碳化硅晶圆厂。


芯片巨头意法半导体早在2019年收购了碳化硅衬底厂商Norstel，但Norstel的产能难以帮助意法半导体实现自给自足，因此在对外采购的同时，也在通过投资来绑定碳化硅衬底的产能。


今年6月意法半导体与三安光电签署协议，合资在重庆共同建立一个新的碳化硅器件制造工厂。除了合资的碳化硅晶圆厂之外，上游材料配套方面也由三安包揽。三安光电计划投资约70亿元，独资在重庆设立8英寸碳化硅衬底工厂，将利用自有的碳化硅衬底工艺单独建立和运营，以满足合资工厂的衬底需求，并与其签订长期供应协议。


写在最后：


未来电动汽车等市场需求，给碳化硅市场带来了巨大的想象空间，而产能作为限制当前碳化硅市场增速的重要原因，可以看到各大产业链企业都在通过各种方式去保障供应以及扩大产能。产能争夺战在未来一两年中可能都会在碳化硅行业中成为常态。