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25 Março de 2024
Com o aumento contínuo da procura de substratos de carboneto de silício (SiC) nos últimos anos, o apelo à redução de custos no SiC tem-se tornado cada vez mais forte, uma vez que o preço final do produto continua a ser o principal determinante para os consumidores, afirma a empresa de pesquisa de mercado TrendForce.
O custo dos substratos de SiC representa a maior proporção de toda a estrutura de custos, atingindo cerca de 50%. A redução de custos e a melhoria da taxa de utilização no segmento de substratos são, portanto, particularmente cruciais. Substratos de grandes dimensões, devido às suas vantagens de custo, estão sendo gradualmente adotados, com grandes expectativas.
O fabricante chinês de substrato de SiC TankeBlue Semiconductor calcula que a atualização de 4 polegadas para 6 polegadas pode reduzir os custos em 50% por unidade, e a atualização de 6 polegadas para 8 polegadas pode reduzir os custos em mais 35%.
Enquanto isso, substratos de 8 polegadas podem produzir mais cavacos, resultando em menor desperdício de bordas. Em termos simples, os substratos de 8 polegadas oferecem uma taxa de utilização mais elevada, que é a principal razão pela qual os principais fabricantes os estão desenvolvendo ativamente.
Atualmente, os substratos de SiC de 6 polegadas ainda são dominantes, mas os substratos de 8 polegadas estão começando a penetrar no mercado. Por exemplo, em julho de 2023, a Wolfspeed anunciou que sua fábrica de 8 polegadas havia começado a enviar MOSFETs de SiC para clientes chineses, indicando seu envio em massa de substratos de SiC de 8 polegadas. A TankeBlue também iniciou remessas em pequena escala de substratos de 8 polegadas, com planos de alcançar remessas em escala média até 2024.
Avanço acelerado da linha de substratos SiC de 8 polegadas
Desde que a Wolfspeed apresentou amostras pela primeira vez em 2015, o substrato SiC de 8 polegadas passou por um histórico de desenvolvimento de 7 a 8 anos, com aceleração significativa em tecnologia e desenvolvimento de produtos nos últimos dois anos.
Além da Wolfspeed, que alcançou a produção em massa, há sete empresas que deverão atingir a produção em massa de substratos de SiC de 8 polegadas este ano ou nos próximos 1-2 anos.
Em termos de investimento, a Wolfspeed continua a construir o John Palmour Silicon Carbide Manufacturing Center (instalação de substrato SiC) na Carolina do Norte, EUA. Esta instalação impulsionará ainda mais a expansão da capacidade de produção de substrato para atender à crescente demanda por wafers de 8 polegadas.
A Coherent também anunciou planos no ano passado para expandir sua produção de substratos de 8 polegadas e wafers epitaxiais, com projetos de expansão em grande escala nos EUA e na Suécia. Em termos de canais de exportação de produtos, a Coherent recebeu um investimento de US$ 1 bilhão da Mitsubishi Electric e da Denso para fornecer substratos de SiC de 6/8 polegadas e wafers epitaxiais de longo prazo para ambas as empresas.
A STMicroelectronics, com sede na Europa, também investiu no domínio de 8 polegadas no ano passado, em parceria com a Hunan Sanan Semiconductor para construir uma fábrica de wafer SiC de 8 polegadas na China. Este último acompanhará o estabelecimento de uma planta de substrato de SiC de 8 polegadas, garantindo um fornecimento estável de material para a joint venture. Simultaneamente, a ST está desenvolvendo seus próprios substratos e colaborou anteriormente com a Soitec, com sede na França, para alcançar a produção em massa de substratos de SiC de 8 polegadas.
Em relação aos fabricantes chineses, atualmente mais de 10 empresas entraram nas fases de amostragem e produção em pequena escala de substratos de SiC de 8 polegadas. Isso inclui empresas como Semisic Crystal Co, Jingsheng Mechanical & Electrical Co, SICC Co, Summit Crystal Semiconductor Co, Synlight Semiconductor Co, TanKeBlue Semiconductor Co, Harbin KY Semiconductor, IV Semitec, Sanan Semiconductor, Hypersics e Yuehaijin Semiconductor Materials Co.
Além disso, muitos outros fabricantes chineses estão atualmente pesquisando substratos de 8 polegadas, como GlobalWafers, Dongni Electronics, Hesheng Silicon Industry e Tiancheng Semiconductor.
Actualmente, a distância entre os fabricantes chineses de substratos e os gigantes internacionais diminuiu significativamente. Empresas como a Infineon estabeleceram parcerias de longo prazo com fabricantes chineses como SICC Co e TanKeBlue. Do ponto de vista tecnológico, esta lacuna cada vez menor reflecte a melhoria global na tecnologia de substratos a nível mundial. No futuro, espera-se que esforços conjuntos de vários fabricantes impulsionem o desenvolvimento da tecnologia de substrato de 8 polegadas.
No geral, há um impulso crescente no desenvolvimento geral de substratos de SiC de 8 polegadas, com avanços significativos tanto em quantidade como em qualidade.
Fábricas globais de SiC de 8 polegadas aceleram expansão
À medida que os materiais de substrato continuam a romper os limites tecnológicos, o aumento global no número de novas fábricas de SiC de 8 polegadas atingiu novos patamares em 2023.
De acordo com a TrendForce, cerca de 12 projetos de expansão relacionados a wafers de 8 polegadas foram implementados em 2023. Entre eles, oito foram liderados por fabricantes globais como Wolfspeed, Onsemi, STMicroelectronics, Infineon, Rohm e outros. A STMicroelectronics também colaborou com a Sanan Semiconductor em um projeto. Além disso, três projetos foram liderados por fabricantes chineses, como Global Power Technology, United Nova Technology Co e J2 Semiconductor.
Do ponto de vista regional, são esperados investimentos significativos em novas fábricas de SiC de 8 polegadas em regiões-chave como Europa, América, Japão, Coreia do Sul, China e Sudeste Asiático. No momento, existem cerca de 11 fábricas de 8 polegadas em construção ou planejadas globalmente.
Estas incluem duas instalações da Wolfspeed (em Mohawk, NY, EUA, e Saarland, Alemanha), uma da Bosch (em Roseville, EUA), uma autoconstruída pela STMicroelectronics (em Catania, Itália), uma joint venture com a Sanan (em Chongqing, China), um da Infineon (em Kulim, Malásia), um da Mitsubishi Electric (em Kumamoto, Japão), dois da Rohm (em Chikugo e Kunitomi, Japão), um da ON Semiconductor (em Bucheon, Coreia do Sul), e um da Fuji Electric (em Matsumoto, Japão).
Quanto ao rumo das expansões das fabricantes, os investimentos da Bosch e da ON Semiconductor em 2023 são direcionados diretamente ao mercado automotivo de SiC. A planejada fábrica de chips SiC de 8 polegadas da STMicroelectronics na Itália também visa o mercado de veículos elétricos. Embora outros fabricantes não tenham declarado explicitamente as aplicações específicas para a capacidade de produção futura, os veículos eléctricos são o principal motor de crescimento do SiC, tanto actualmente como no futuro, tornando-o um ponto focal de expansão entre os principais fabricantes.
No setor de veículos elétricos, a plataforma de alta tensão de 800V emergiu como uma clara tendência de desenvolvimento. A plataforma de 800 V requer componentes semicondutores de potência de alta tensão, o que levou os fabricantes a começarem a desenvolver dispositivos de potência SiC de 1200 V.
Do ponto de vista dos custos, embora os wafers de 6 polegadas sejam atualmente predominantes no curto prazo, a tendência para tamanhos maiores, como os de 8 polegadas, é inevitável para fins de redução de custos e melhoria da eficiência. Espera-se, portanto, que o mercado de veículos elétricos impulsione o crescimento contínuo da demanda por wafers de 8 polegadas no futuro.
Do ponto de vista da cadeia de fornecimento, a transição para wafers de 8 polegadas representa um avanço para os fabricantes de SiC. De acordo com insights da indústria, o mercado de dispositivos SiC de 6 polegadas entrou em uma fase de intensa concorrência, particularmente no diodo de barreira de junção de SiC (JBD). Para as empresas de menor escala e menos competitivas, as margens de lucro são cada vez mais reduzidas, indicando uma ronda iminente de consolidação e reestruturação no futuro.
Mercado de dispositivos de energia de carboneto de silício crescerá para US$ 5.33 bilhões em 2026
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- Fonte: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2024/mar/trendforce-250324.shtml
