就在幾天前(5月3日),韓國宣布啟動“X-band GaN半導(dǎo)體集成電路”國產(chǎn)化課題。韓國無線通信設(shè)備半導(dǎo)體企業(yè)RFHIC(艾爾福)被選定為課題牽頭企業(yè),SK Siltron將參與SiC基板/GaN樹脂的制作,LIG nex1負(fù)責(zé)系統(tǒng)的驗證,韓國電子通信研究院(ETRI)的半導(dǎo)體工廠將被用來進(jìn)行GaN MMIC的制作。
而在早前4月1日,韓國政府曾召開會議,發(fā)表了“下一代功率半導(dǎo)體技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)能擴(kuò)充方案”,宣布將正式培育下一代功率半導(dǎo)體技術(shù),到2025年開發(fā)5種以上的商業(yè)化產(chǎn)品,并在國內(nèi)建設(shè)6~8英寸代工廠。
邏輯存儲領(lǐng)域的半導(dǎo)體巨頭韓國,近年來在第三代半導(dǎo)體方面動作頻頻。
政策方面
2000年
韓國制訂了GaN開發(fā)計劃,政府在2004~2008年投入4.72億美元,企業(yè)投入7.36億美元以支持韓國進(jìn)行光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展,使韓國成為亞洲最大的光電子器件生產(chǎn)國。
2009年
韓國發(fā)布《綠色成長國家戰(zhàn)略》,全力發(fā)展環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè),并致力于使得該產(chǎn)業(yè)成為韓國經(jīng)濟(jì)增長的主要動力之一。其中在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)機(jī)臺自制計劃中,2010~2012年間投入約4500萬美金以推動MOCVD機(jī)臺實現(xiàn)國產(chǎn)化、引進(jìn)制程自動化系統(tǒng)并開發(fā)高速封裝、監(jiān)測設(shè)備。
2016年
韓國圍繞Si基GaN和SiC器件啟動功率電子國家項目,同時重點圍繞高純SiC粉末制備、高純SiC多晶陶瓷、高質(zhì)量SiC單晶生長、高質(zhì)量SiC外延材料生長4個方向,開展了國家研發(fā)項目。
2017年
韓國產(chǎn)業(yè)通商資源部(MOTIE)舉辦研討會,為了強(qiáng)化系統(tǒng)半導(dǎo)體的競爭力,產(chǎn)、官、學(xué)三界聯(lián)手投資4645億韓元(4.15億美元),開發(fā)低能源、超輕量和超高速的半導(dǎo)體芯片。這當(dāng)中1326億韓元用于開發(fā)先進(jìn)超輕量傳感器、837億韓元投入低耗能的SiC功率半導(dǎo)體,47億韓元投資超高速存儲器和系統(tǒng)整合設(shè)計技術(shù)……
具體方向上,我們以韓國四大財團(tuán)Samsung、SK、LG和現(xiàn)代集團(tuán)的第三代半導(dǎo)體布局來看。
01 Samsung
Samsung內(nèi)部曾有自身的功率半導(dǎo)體事業(yè)部,但后來因為受到專利訴訟、國際貨幣基金組織(IMF)危機(jī)等,于1999年出售此部門給美商仙童半導(dǎo)體(Fairchild),其中包含了功率MOSFET、IGBT等業(yè)務(wù)。(此后仙童半導(dǎo)體成為全球第二大功率MOSFET供應(yīng)商,并于2015年被安森美收購。
2018年三星和美國仙童的主要技術(shù)骨干又重新創(chuàng)辦了Maplesemi美浦森半導(dǎo)體,目前總部位于深圳,工廠位于韓國浦項,主營功率MOSFET和SiC相關(guān)產(chǎn)品。)
2000年以后,Samsung以存儲器和邏輯IC為主的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)迎來大爆發(fā),并在2011年宣布重啟功率半導(dǎo)體事業(yè)部,設(shè)立電力裝置中心(PowerDeviceCenter),集中研究IGBT技術(shù),以及SiC/GaN等新一代半導(dǎo)體材料。其中以GaN領(lǐng)域研究成果顯著,尤其是在光電器件方面處于世界領(lǐng)先地位,另外Samsung與美國康寧合資成立三星康寧精密材料(SCPM)進(jìn)軍GaN材料,于2011年完成了4英寸高品質(zhì)GaN基板研發(fā)。
近幾年,Samsung為加快系統(tǒng)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)建設(shè),以旗下兩檔投資基金主導(dǎo)(Samsung Next Fund + Catalyst Fund),已經(jīng)開始著手投資中小型系統(tǒng)半導(dǎo)體初創(chuàng)公司,其中不乏第三代半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)。
其中一家IVworks于2019年已獲得了80億韓元的B輪融資。IVworks是韓國第一家開發(fā)8英寸GaN-on-Si外延片和4英寸GaN-on-SiC外延片的晶圓代工廠。與美國IntelliEPI(英特磊)通力合作,結(jié)合IVWorks的先進(jìn)MBE GaN長晶和AI技術(shù),以及英特磊的大規(guī)模MBE外延生產(chǎn)和硬設(shè)備自主經(jīng)驗與能力,共同開發(fā)MBE制造的GaN外延產(chǎn)品,應(yīng)用于RF和電力器件市場。
Source:IVworks官網(wǎng)
另一家公司iBeam,其將GaN FET與Micro LED發(fā)射器并排集成來創(chuàng)建顯示器的新型技術(shù),亦吸引到Samsung投資。
02 SK
SK集團(tuán)的半導(dǎo)體事業(yè)部中最為人熟知是存儲大廠SK Hynix (海力士),另外還有Si晶圓領(lǐng)先供應(yīng)商SK Siltron和半導(dǎo)體材料及零部件廠商SKC。
其中SK Siltron除了供應(yīng)Si晶圓以外,近來也開始涉足SiC。“在Si晶圓領(lǐng)域要追上日本恐怕很難,因此將在次世代技術(shù)上進(jìn)行挑戰(zhàn)”,SK Siltron在2019年以4.5億美元收購了美國化學(xué)大廠杜邦 (DuPont) 的SiC晶圓業(yè)務(wù)。今年2月,有消息稱SK Siltron已開始生產(chǎn)少量的SiC芯片,意向功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)擴(kuò)展。
Source:SK Siltron官網(wǎng)
投資方面,今年1月SK集團(tuán)的投資控股公司SK Holdings宣布以268億韓元收購韓國唯一SiC功率半導(dǎo)體制造商Yes Power Technix的33.6%股份。
Yes Power Technix成立于2017年,專注于研發(fā)SiC功率器件,其4英寸和6英寸的SiC晶圓產(chǎn)能約為14000片/年。知情人士表示,SK海力士可能和Yes Power Technix在SiC功率半導(dǎo)體晶圓代工領(lǐng)域進(jìn)行合作,而SK Siltron則有可能與其在SiC晶圓采購方面進(jìn)行合作。
Source:Yes Power Technix官網(wǎng)
03 LG
同樣是今年1月,據(jù)韓國科技媒體ETNews報道,LG集團(tuán)旗下子公司Silicon Works宣布擴(kuò)大其半導(dǎo)體業(yè)務(wù),重點押注SiC PMIC以及MCU。Silicon Works之前以其驅(qū)動IC產(chǎn)品被業(yè)界所熟知,此前LG Display向蘋果供應(yīng)的OLED DDIC便是由Silicon Works獨家供應(yīng)。
另外,LG集團(tuán)年前曾表示,計劃剝離部分子公司,其中就包括Silicon Works。而其即使從LG集團(tuán)分拆出來,也將繼續(xù)與LG電子的主要業(yè)務(wù)進(jìn)行密切合作。
此次Silicon Works大舉切入SiC芯片領(lǐng)域,不僅透露了其對從LG集團(tuán)分拆后的發(fā)展規(guī)劃,更是從側(cè)面印證了SiC在汽車領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略性意義。
04 現(xiàn)代
自從2016年Tesla Model 3中率先采用了以SiC MOSFET為功率模塊的逆變器之后,截至當(dāng)前,全球已有超過20家汽車廠商在車載充電系統(tǒng)中使用SiC功率器件。未來幾年,幾乎所有汽車整車廠商都將在主逆變器中使用SiC,特別是中國廠商。
SiC市場的火爆引發(fā)了大量半導(dǎo)體廠商的涌進(jìn),而汽車整車廠商卻早已有所積累,其中包括豐田、福特、大眾等一線汽車整車廠均已研究SiC器件多年。
韓國現(xiàn)代汽車亦是如此,去年5月其旗下半導(dǎo)體子公司現(xiàn)代奧創(chuàng)(Hyundai Autron)與現(xiàn)代汽車成立了一個實驗室,共同開發(fā)SiC功率器件。而且其最新的E-GMP純電動汽車平臺中便采用了SiC技術(shù)。
另外,今年2月有消息稱,蘋果將向現(xiàn)代子公司起亞汽車投資4萬億韓元(約36億美元)合作開發(fā)蘋果汽車。初步方案為采用現(xiàn)代汽車E-GMP平臺打造,零部件供應(yīng)商來自現(xiàn)代旗下零部件商現(xiàn)代摩比斯,生產(chǎn)放在美國。
最后,借此來簡要談?wù)?span style="color:#a52a2a;">全球汽車缺芯情況。
現(xiàn)狀:當(dāng)下大多數(shù)汽車整車廠商因芯片不足已經(jīng)或即將面臨停產(chǎn)情況,而車用芯片中缺貨最嚴(yán)重的的當(dāng)屬MCU芯片,涉及功能包括車身動力、車身控制、發(fā)動機(jī)控制單元、輔助駕駛等,相當(dāng)于汽車的大腦。在一輛汽車所裝備的所有半導(dǎo)體器件中,MCU大概占三成,目前全球車規(guī)級MCU供應(yīng)商主要集中在瑞薩、意法、恩智浦、德州儀器等。此外功率半導(dǎo)體和傳感器等產(chǎn)品供應(yīng)也較緊張。
缺芯根本原因:①絕大多數(shù)汽車整車廠商將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外包,與晶圓廠深度綁定,其中臺積電承擔(dān)了全球約70%的MCU產(chǎn)量,但僅占臺積電銷售額的5%。而這次全球COVID-19大爆發(fā)導(dǎo)致晶圓廠MCU產(chǎn)能投放占比降低,汽車零部件工廠部分MCU庫存耗光。②與此同時,全球汽車產(chǎn)業(yè)特別是新能源汽車市場逆勢上揚,遠(yuǎn)超需求預(yù)期,原廠IC供應(yīng)嚴(yán)重不足,從而導(dǎo)致全球汽車供應(yīng)鏈面臨缺貨危機(jī)。③此外,汽車MCU芯片普遍使用工藝成熟的8英寸晶圓,但8英寸產(chǎn)線近十年鮮有增加,原有產(chǎn)線得不到更新,更為先進(jìn)的12英寸晶圓產(chǎn)線也并沒有得到汽車行業(yè)的大力支持。
這里要特別提到的是豐田,與其他整車廠不同,豐田是全球唯一一家有能力應(yīng)對芯片短缺的汽車整車商。主要源于三個原因:①供應(yīng)鏈控制極其穩(wěn)定②精益的庫存方案③自研核心MCU芯片,其在1989年便開設(shè)半導(dǎo)體工廠用于設(shè)計和制造MCU芯片,直到2019年將其芯片制造工廠轉(zhuǎn)讓給日本電裝,以整合供應(yīng)商業(yè)務(wù)(電裝廣義上講也是豐田集團(tuán)的一部分)。豐田對半導(dǎo)體設(shè)計和制造工藝的深入了解,是它成功避免受到缺芯沖擊的主要原因。
短期情況:汽車供應(yīng)鏈與3C供應(yīng)鏈互相爭搶半導(dǎo)體晶圓代工產(chǎn)能,若3C供應(yīng)鏈不斷接受漲價、接受付預(yù)付款,甚至也提議分?jǐn)偛糠志A廠擴(kuò)產(chǎn)支出或是出現(xiàn)其他爭搶措施,汽車產(chǎn)業(yè)鏈將雪上加霜。另一方面,2021年汽車銷售量穩(wěn)步成長,其中汽車電子化過程中,電動車半導(dǎo)體價值量約高出傳統(tǒng)燃油車一倍,而中國是全球最大的汽車市場,對于短缺情況反應(yīng)最為敏感,因此價格市場會一度陷入混亂。但關(guān)鍵點仍然在于COVID-19的延續(xù)性,一旦疫情反轉(zhuǎn),情況可能會迅速改變。
韓國政府對第三代半導(dǎo)體的發(fā)展越來越重視,僅是這三年便實施了多項舉措,特別是在汽車半導(dǎo)體、5G領(lǐng)域。最近更是傳出三星有意收購一家汽車半導(dǎo)體大廠,目標(biāo)可能包括恩智浦,德州儀器,微芯和亞德諾等公司。在全球第三代半導(dǎo)體的爭奪戰(zhàn)中,韓國正在向歐美日巨頭發(fā)起沖擊。(來源:化合物半導(dǎo)體市場)
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