根據(jù)Yole報道，電氣化和高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 將推動半導(dǎo)體芯片市場從 2021 年的441億美元增長到 2027 年的807億美元，復(fù)合年增長率 (CAGR) 達(dá)到 11.1%。

電氣化將需要SiC等新型襯底，預(yù)計2027年SiC晶圓需求量將達(dá)到110萬片。ADAS將使用微控制器單元（MCU），其尖端硅技術(shù)節(jié)點小至16nm/10nm。L4和 L5車輛自主性將推動對動態(tài)隨機(jī)存取存儲器 (DRAM) 和計算能力的需求。這些大的技術(shù)變革也深刻影響著當(dāng)前的汽車供應(yīng)鏈。

SiC業(yè)者積極涌入

首先看SiC方面，按照Yole 的化合物半導(dǎo)體團(tuán)隊預(yù)測，到2027 ，SiC 器件市場將在達(dá)到 63 億美元。隨著過去幾年電動汽車的發(fā)展趨勢，更長的續(xù)航里程是客戶的主要需求之一。然而，這反過來又產(chǎn)生了對快速直流充電的需求，以減少在充電站的等待時間。800V EV 是滿足需求的解決方案，并已經(jīng)從2021 年開始滲透市場。

Yole 化合物半導(dǎo)體與新興材料技術(shù)與市場分析師 Poshun Chiu評論道：“SiC 被認(rèn)為是提供良好效率的推動因素，1200V 器件的供應(yīng)是可行的。隨著更多 800V EV 的到來，SiC 有望快速增長。同時，充電基礎(chǔ)設(shè)施和光伏是支持電動汽車趨勢的兩個市場。需要更多的充電器來支持越來越多的電動汽車，而可再生能源與電動汽車有著相同的二氧化碳零排放目標(biāo)。這些是 SiC 獲得更多動力的市場。”

面對這個巨大機(jī)遇，SiC 市場參與者正在努力在這個價值數(shù)十億美元的業(yè)務(wù)中創(chuàng)造更多收入。

例如，意法半導(dǎo)體、Wolfspeed、安森美和英飛凌科技等公司宣布了他們的“十億美元收入”目標(biāo)。盡管每個參與者選擇的路徑不同，但可以清楚地識別出它們之間商業(yè)模式的相似性。

IDM——集成設(shè)備制造商——商業(yè)模式是領(lǐng)先廠商選擇的一種供應(yīng)設(shè)備，尤其是電源模塊的模式。這種商業(yè)模式代表了更高的美元價值來增加收入。

STMicroelectronics 是領(lǐng)先的 SiC 公司，因為他們的模塊已在 Tesla Model 3 中使用多年。他們的活動不僅在設(shè)備級別；事實上，STMicroelectronics 在 2021 年展示了他們內(nèi)部的 8 英寸 SiC 晶圓。

另一家領(lǐng)先的 SiC 公司 onsemi 在 2021 年邁出了重要一步，收購了 SiC 襯底供應(yīng)商 GT Advanced Technologies。如今，onsemi 正致力于擴(kuò)大其 SiC 晶圓產(chǎn)能。其目標(biāo)是支持其快速增長的 SiC 業(yè)務(wù)。

說到全球電力電子領(lǐng)域的領(lǐng)先公司，英飛凌科技在 2021 年的 SiC 器件業(yè)務(wù)實現(xiàn)了令人印象深刻的 126% 的增長，超過了 57% 的平均增長率。Infineon Technologies 開發(fā)的 800V Hyundai Ioniq5 設(shè)計獲勝，憑借其堅實的工業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)將他們推入快車道。

Wolfspeed 還表明了將其活動重點放在 SiC 業(yè)務(wù)上的決心。該公司幾年前決定進(jìn)行重大重組，出售其 LED 業(yè)務(wù)并擴(kuò)大其功率器件業(yè)務(wù)。憑借其在 SiC 晶圓方面的領(lǐng)先地位，Wolfspeed 現(xiàn)已通過其 8 英寸晶圓廠的認(rèn)證。公司正在向前發(fā)展，并提高了增長速度。

與此同時，ROHM 在十年前收購 SiCrystal 以進(jìn)行垂直整合后，正在擴(kuò)大器件和晶圓的產(chǎn)能。II-VI 通過展示符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的 1200V 設(shè)備以及與通用電氣的擴(kuò)展合作伙伴關(guān)系，分享了他們的長期觀點。

在過去幾年中，這些主要參與者重塑了 SiC 生態(tài)系統(tǒng)。據(jù) Yole 稱，兩個主要趨勢影響其供應(yīng)鏈：晶圓制造和模塊封裝的垂直整合，以在未來幾年獲得更多收入。在此背景下，終端系統(tǒng)公司（例如汽車 OEM）正在更快、更靈活地采用 SiC 來管理市場上多個晶圓供應(yīng)商的供應(yīng)。

從技術(shù)發(fā)展的角度，提出了SiC晶圓的創(chuàng)新途徑。截至2022年，SiC晶圓仍占SiC器件成本的主要部分。

System Plus Consulting的技術(shù)和成本分析師 Amine Allouche在2021 年 SiC 晶體管比較報告中表示：“SiC 原始晶圓成本占 1200V SiC MOSFET 外延晶圓成本的 60% 以上。盡管 SiC 晶圓產(chǎn)能一直在擴(kuò)大，但在質(zhì)量、產(chǎn)量和成本方面仍有很強(qiáng)的創(chuàng)新動力?！?/p>

8英寸SiC晶圓被認(rèn)為是擴(kuò)大生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。目的顯然是為了提高產(chǎn)量，在下一輪競爭中獲得優(yōu)勢。主要IDMs正在開發(fā)自己的8英寸SiC晶圓制造能力；截至 2022 年，一些晶圓供應(yīng)商已經(jīng)開始出貨樣品。在 Yole 的功率 SiC 預(yù)測中，6英寸仍將是未來五年的領(lǐng)先平臺。然而，2022 年開始首批 8 英寸，它將被市場參與者視為戰(zhàn)略資源。

另一種方法是優(yōu)化晶圓加工工藝，從而從一個 SiC 晶錠中生產(chǎn)出更多晶圓。解決方案供應(yīng)商，例如 DISCO，開發(fā)了激光切割系統(tǒng)以提高產(chǎn)量。Infineon Technologies 正在驗證他們的 Cold Split 技術(shù)。一些公司提出了“跳出框框”的想法，提出了非常不同的制造 SiC 晶圓的方法。Soitec 應(yīng)用他們的 SmartCut 技術(shù)來生產(chǎn)具有較低缺陷率的薄層 SiC 晶圓和具有較低電阻率的處理晶圓。一家日本公司 Sumitomo Metal Mining 計劃在未來幾年擴(kuò)大其工程 SiC 晶圓。瑞典初創(chuàng)公司 KISAB 提供基于晶圓的方法來提供高質(zhì)量的 SiC 晶圓。這些創(chuàng)新可能會在未來幾年加速 SiC 的全球發(fā)展。

當(dāng)討論焦點集中在電動汽車、投資和不斷增長的市場上時，關(guān)注中國的生態(tài)系統(tǒng)是非常重要的的。中國大規(guī)模的碳化硅投資基于三個主要動機(jī)：國家政策、強(qiáng)勁的市場需求和國內(nèi)供應(yīng)的需要。

超過50家中國企業(yè)宣布以不同的層次和不同的戰(zhàn)略進(jìn)入碳化硅業(yè)務(wù)。一些晶圓供應(yīng)商正在增加大量熔爐，而一些玩家則從其他背景進(jìn)入。

中國市場仍然需要來自歐洲、北美和日本的主要碳化硅公司的設(shè)備。隨著電動汽車的強(qiáng)勁需求，加上可再生能源和工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，中國企業(yè)從長遠(yuǎn)的角度看到了機(jī)遇，并相應(yīng)地調(diào)整了戰(zhàn)略。

未來五年，在主要由 EV 應(yīng)用拉動的強(qiáng)勁市場中，SiC 有望達(dá)到數(shù)十億美元的規(guī)模，因此有望進(jìn)入越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，生態(tài)系統(tǒng)的演變和創(chuàng)新是最關(guān)鍵的觀察因素。IDM是SiC的主要商業(yè)模式。此外，主要的 SiC 廠商正在沿著供應(yīng)鏈向模塊級別移動。戰(zhàn)略是創(chuàng)造價值。

與此同時，創(chuàng)新永無止境。因此，新進(jìn)入者正在采用新方法來提高規(guī)模、吞吐量、質(zhì)量或成本。

Yole 的分析師深信，SiC 是一個快速增長的市場。

Yole：汽車廠商將主導(dǎo)MCU市場

據(jù)Yole統(tǒng)計顯示，到 2022 年，一些依賴消費者支出的MCU市場即使尚未受到影響，也會出現(xiàn)超額消費的現(xiàn)象，這將在短期內(nèi)推動定價的變化。然而，高可靠性和安全的MCU ASP預(yù)計將保持高位，需求受到的影響不會那么嚴(yán)重。持續(xù)的供應(yīng)鏈中斷不會讓價格整體大幅下跌。

在 2024 年及以后，仍然存在過度建設(shè)、壓低價格的風(fēng)險，但這不太可能出現(xiàn)在MCU身上，因為新晶圓廠不會針對傳統(tǒng)的 MCU 制造技術(shù)，而是針對尖端的 MPU、GPU 和加速器。制造商更有可能將價格保持在高位，以收回他們對新產(chǎn)能的部分投資。這需要一家或多家制造商認(rèn)為他們可以通過削弱 ASP 下降的競爭來增加他們的份額。

盡管如此，無論市場份額如何，MCU平均售價的逐步下降都可能使大多數(shù)供應(yīng)商受益。材料短缺，無論是真實的還是虛假的，都可能阻止 2027 年之前平均售價的迅速下降。

汽車引領(lǐng) MCU 市場增長

在過去十年中，汽車 OEM 采用了嘗試重新設(shè)計汽車主控制網(wǎng)絡(luò)的策略，以減少由日益負(fù)擔(dān)過重的控制器局域網(wǎng) (CAN) 連接的不同電子控制單元 (ECU) 的數(shù)量，從而實現(xiàn)更加集中的和 CAN-FD（靈活數(shù)據(jù)速率）或以太網(wǎng)連接的域控制器 (DC)。更快的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心有助于開發(fā)更先進(jìn)的成像和傳感器平臺、更先進(jìn)的駕駛員輔助、改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)安全性以及顯著增強(qiáng)的駕駛員和乘客體驗。最近，域控制器更傾向于區(qū)域控制，允許更多的分布式智能，而電子控制單元比經(jīng)典的離散 ECU 略少。

影響更大的是電氣化戰(zhàn)略。憑借一套完全不同的監(jiān)控單元，以及能量存儲、再生、充電和安全性，動力總成對 MCU 的要求越來越高。對于混合動力電動汽車尤其如此，它需要同時控制內(nèi)燃機(jī)和電力傳動系統(tǒng)。

最終，電氣化可能會允許更統(tǒng)一的動力總成控制，但就目前而言，它是一個增長動力。電氣化也是一個增長動力，在駕駛艙功能升級方面具有協(xié)同效應(yīng)，以突出電動汽車。購買電動汽車的消費者將期望整個車輛實現(xiàn)電氣化：電動車窗、車門、座椅、數(shù)字顯示器和其他電子功能預(yù)計將在電動汽車中增加，

為此Yole預(yù)測，到 2027 年，MCU 產(chǎn)業(yè)預(yù)計將達(dá)到約 270 億美元。其中，汽車將成為最大的細(xì)分市場，其在2022 年占微控制器收入的 32%，預(yù)計到2027 年，這個市占率將提升到 37%。而按照Yole統(tǒng)計，排名前 5 位的 MCU 供應(yīng)商是 NXP、Renesas、Infineon Technologies、STMicroelectronics 和 Microchip。

審核編輯 ：李倩