الرقاقات الأكبر حجمًا ذات فجوة النطاق الواسعة تجعل أجهزة SiC أرخص

يؤدي الطلب المتزايد على الإلكترونيات المدمجة وعالية الطاقة من قطاعات مثل السيارات والاتصالات والطاقة المتجددة إلى تعزيز نمو صناعة كربيد السيليكون. لقد أدت فجوة النطاق الأوسع والمجال الكهربائي العالي والتوصيل الحراري الاستثنائي إلى ظهور أجهزة مدمجة وعالية الطاقة بكفاءة استثنائية. يستثمر المصنعون في الغالب من الولايات المتحدة والصين بكثافة للحصول على حصة سوقية في هذا السوق المتنامي. وفقًا لتحليل TrendForce، من المتوقع أن يصل سوق أجهزة الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون إلى 2.28 مليار دولار في عام 2023، بمعدل نمو سنوي قدره 41.4%. وبحلول عام 2026، من المتوقع أن يصل هذا السوق إلى 5.33 مليار دولار.

يعد إدخال ركائز SiC مقاس 8 بوصات بمثابة تقدم تكنولوجي كبير من شأنه أن يؤدي إلى زيادة الكفاءة وتقليل تكلفة الإنتاج.

إمكانية توفير التكلفة لركيزة SiC مقاس 8 بوصات

مع استمرار ارتفاع الطلب على ركائز SiC، هناك ضغط لتلبية الطلب بأقل تكلفة ممكنة. وفقًا لـ TrendForce، تظل تكلفة المنتج النهائي هي المعيار الأكثر أهمية للعملاء لاختيار الأجهزة الإلكترونية. يتضمن هيكل تكلفة أجهزة SiC تكلفة الركائز، والفوقية، وعمليات الشريط اللاصق، والتعبئة، حيث تمثل الركائز ما يقرب من 45% من إجمالي تكاليف الإنتاج.

ومن خلال التحول من ركيزة مقاس 6 بوصات إلى ركيزة مقاس 8 بوصات، يهدف المصنعون إلى تقليل هدر الحواف وتحسين معدل الاستخدام. توفر الركيزة SiC مقاس 8 بوصة مساحة قابلة للاستخدام أكبر بكثير من مساحة 4 بوصة أو 6 بوصة. ويترجم هذا إلى المزيد من رقائق SiC لكل ركيزة، مما يقلل من هدر المواد بشكل عام. تشير حسابات شركة TankeBlue Semiconductor الصينية المصنعة لركيزة SiC إلى أن الترقية من 4 بوصات إلى 6 بوصات يمكن أن تقلل التكاليف بنسبة 50% لكل وحدة، كما أن الترقية من 6 بوصات إلى 8 بوصات يمكن أن تقلل التكاليف بنسبة 35% إضافية.

في الوقت الحالي، لا تزال ركائز SiC مقاس 6 بوصات هي الأكثر استخدامًا، لكن الركائز مقاس 8 بوصات بدأت تشق طريقها إلى السوق. على سبيل المثال، في يوليو 2023، أعلنت شركة Wolfspeed أن مصنعها مقاس 8 بوصات قد بدأ في شحن وحدات SiC MOSFETs إلى العملاء في الصين، مما يشير إلى بدء الشحنات واسعة النطاق لركائز SiC مقاس 8 بوصات. بدأت TankeBlue أيضًا في شحن كميات صغيرة من الركائز مقاس 8 بوصات وتخطط لزيادة الشحنات إلى متوسطة الحجم بحلول عام 2024.

اللاعبون الرئيسيون في تصنيع الركائز SiC مقاس 8 بوصات

تتميز صناعة تصنيع SiC بقدرة تنافسية عالية، حيث يمثل التحسين المستمر للعملية محورًا رئيسيًا لكبار اللاعبين لتقليل تكلفة الإنتاج. قدمت شركة Wolfspeed، وهي قوة تحويل رائدة يقع مقرها الرئيسي في دورهام بولاية نورث كارولينا، أول عينات من الركيزة مقاس 8 بوصات في عام 2015. ومنذ ذلك الحين، شهدت نموًا متسارعًا وحققت إنتاجًا ضخمًا. في 27 مارس، أعلنت شركة Wolfspeed عن الانتهاء من أعمال البناء في أكبر مركز جون بالمور لتصنيع كربيد السيليكون وأكثرها تقدمًا. وستوفر المنشأة المعززة، التي تبلغ استثماراتها الإجمالية 6.5 مليار دولار، الدعم لعملاء مثل Renesas Electronics وInfineon Technologies. تقوم الشركة حاليًا بتصنيع أكثر من 60% من رقائق SiC في العالم في مقرها الرئيسي في دورهام.

أعلنت شركة Coherent Corp، الرائدة في مجال ركائز SiC، عن خطط توسع كبيرة في عام 2022، بما في ذلك مشاريع إنتاج SiC واسعة النطاق مقاس 8 بوصات في الولايات المتحدة والسويد. حصلت Coherent أيضًا على استثمار بقيمة مليار دولار من Mitsubishi Electric وDenso لتوفير إمدادات طويلة الأجل من ركائز SiC مقاس 6 بوصات و8 بوصات ورقائق epi لشركات السيارات هذه. تعد Coherent واحدة من الشركات القليلة في جميع أنحاء العالم التي تتمتع بقدرة تصنيع كاملة ومتكاملة رأسيًا لـ SiC. تنتج الشركة رقائق SiC و epitaxy، على طول الطريق من خلال أجهزة ووحدات الطاقة.

دخلت شركة STMicroelectronics، ثاني أكبر شركة لتصنيع الرقائق في أوروبا، في شراكة مع شركة Sanan Optoelectronics الصينية لتشكيل مشروع مشترك بقيمة 3.2 مليار دولار لتصنيع ركائز SiC مقاس 8 بوصات في الربع الرابع من عام 2025. ويتم بناء المنشأة في تشونغتشينغ، الصين. سيستخدم المشروع المشترك تقنية STMicroelectronics لإنتاج OEM الحصري الخاص بها لإنتاج 10000 رقاقة SiC مقاس 8 بوصات أسبوعيًا في عام 2028.

الشركات الصينية تكثف تصنيع SiC

في عام 2023، حققت صناعة أشباه الموصلات المركبة في الصين طفرة تاريخية في نمو بلورات SiC، وحصلت على اعتراف من IDMs العالمية. قامت الشركات المصنعة الصينية مثل SICC وTankeBlue وSanan بتوسيع إنتاجها بشكل موحد بما يقرب من 1000×. ومع وجود أربعة إلى خمسة من كبار منتجي كريستال SiC، تبلغ القدرة الشهرية المجمعة للصين حوالي 60 ألف وحدة، ومن المتوقع أن تتضاعف إلى 120 ألف وحدة بحلول عام 2024 – مما يحتمل أن يزود نصف سوق رقائق SiC العالمي، الذي يقدر بـ 1.7 مليون وحدة لعام 2023.

في حين أن القادة العالميين مثل Wolfspeed (حصة 60%)، وCoherent، وSiCrystal، وSK siltron لا يزالون يهيمنون، فإن التوسع السريع للاعبين الصينيين من حصة عالمية تبلغ 5% فقط يمكن أن يهز ديناميكيات سلسلة التوريد. وقد وقعت شركات تصنيع المعدات الأصلية الدولية مثل Bosch وInfineon وSTMicroelectronics بالفعل صفقات ومشاريع مشتركة مع SICC وTankeBlue وSanan، اعترافًا بجودتها وقوة إنتاجها.

يمكن أن يساعد تدفق سعة رقائق SiC الجديدة من الصين بحلول عام 2024 في حل النقص الحاد في الرقائق وخفض الأسعار. ومع ذلك، يمكن أن يشكل هذا تحديًا أمام الشركات المصنعة الصغيرة التي لا تتمتع بوفورات الحجم، مما يؤدي إلى ارتفاع الأسعار، نظرًا لأن العملاء حساسون للغاية للأسعار. وتوقعًا للمنافسة الشديدة، قام مصنعو مواد SiC في أوروبا والولايات المتحدة بتسريع جهود التمويل في النصف الأخير من عام 2023، خوفًا من احتمال إخراجهم من السوق. استجابة لسوق كربيد السيليكون المحموم، جعلت الحكومة الصينية من الصعب على اللاعبين الجدد الدخول في عام 2023. ولم تنطبق هذه القيود على مواد كربيد السيليكون فحسب، بل أيضًا على رقائق السيليكون، مما منع بعض شركات تصميم كربيد السيليكون القائمة من المغامرة في إنتاج رقائق السيليكون. وظل هذا الحاجز قائمًا حتى لو كانت الشركات تضم شركات أوروبية كبرى لسلسلة توريد السيارات كأصحاب مصلحة.

شهدت صناعة SiC خطوات تكنولوجية كبيرة، حيث أدت الرقائق مقاس 8 بوصة إلى خفض التكلفة. ومع صعود الصين السريع، من الممكن أن يتحول مشهد العرض بشكل كبير بحلول عام 2024، وهو ما من شأنه أن يؤدي إلى منافسة شرسة تتمحور حول كفاءة الإنتاج والاقتصادات ذات الحجم الكبير.