国内设计推动代工,大陆化合物半导体代工龙头呼之欲出,化合物半导体晶圆供给厂商格局:日美德主导,寡占格局

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根据SEMI(国际半导体产业协会)最新报告,预测2017∼2022年之间全球将兴建16座功率及化合物半导体晶圆厂,每月投片量将冲上120万片8吋约当晶圆规模。法人表示,金氧半场效电晶体(MOSFET)及绝缘闸双极电晶体(IGBT)等功率半导体市场明年续旺,氮化镓(GaN)及碳化矽(SiC)等化合物半导体将是未来主流, IDM厂会把晶圆薄化制程大幅委外代工,这样就会给相关企业带来层长的机会。

SEMI昨公布业界第一份聚焦功率暨化合物半导体领域的全球晶圆厂资料「功率及化合物晶半导体圆厂展望」(Power and Compound Fab Outlook),提供全面性前段半导体晶圆厂资讯,并预测从2017∼2022年,全球将兴建16个功率暨化合物半导体晶圆厂,整体产能将成长23%,每月投片量将达120万片8吋约当晶圆。

SEMI台湾区总裁曹世纶指出,随高端消费性电子产品、无线通讯、电动车、绿能建设、资料中心,还有工业和消费性物联网应用,对能源效率的标准愈趋严格,功率元件所扮演的重要性与日俱增。因应此趋势,全球各地的半导体晶圆厂已针对电子产品的所有面向提升能源利用效率,包括电力的采集(power harvesting)、传送、转换、储存和消耗,而成本架构和效能则扮演决定功率电子市场成长和技术普及速度的关键因素。

与第一代的单晶半导体Si相比,化合物半导体在电子迁移率、禁带宽度、功耗等指标上都有更好的特性。在无线通信、汽车电子、电网、高铁、卫星通信、军工雷达、航空航天等领域应用中具备硅基无法比拟的优势。这就给现在的兴起的各种市场带来了机会

功率及化合物半导体市场正在快速成长。其中,MOSFET及IGBT等功率半导体今年以来供不应求且价格调涨,热络市况可望延续到明年。至于化合物半导体需求持续转强,包括应用在功率放大器(PA)的砷化镓(GaAs)技术应用持续扩大,新一代的GaN及SiC技术也开始进入市场。

包括英飞凌、安森美等IDM厂仍主导功率及化合物半导体市场,但因IDM厂持续缩减8吋以下产能投资,并将前、中、后段制程委托不同业者代工,建立技术区隔确保智财权。
虽然成长快速,但对于我国的厂商来说,还需要加倍努力。

化合物半导体晶圆供给厂商格局:日美德主导,寡占格局

首先在衬底市场方面,高技术门槛导致化合物半导体衬底市场寡占,日本、美国、德国厂商主导。 GaAs 衬底目前已日本住友电工、德国 Freiberg、美国 AXT、日本住友化学四家占据,四家份额超 90%。住友化学于 2011 年收购日立电缆(日立金属)的化合物半导体业务,并于 2016 年划至子公司 Sciocs。GaN 自支撑衬底目前主要由日本三家企业住友电工、三菱化学、住友化学垄断,占比合计超 85%。SiC 衬底龙头为美国 Cree(Wolfspeed 部门),市场占比超三分之一,其次为德国 SiCrystal、美国 II-VI、美国 Dow Corning,四家合计份额超 90%。近几年中国也出现了具备一定量产能力的 SiC 衬底制造商,如天科合达蓝光。

在外延生长市场中,英国 IQE 市场占比超 60%为绝对龙头。英国 IQE 及中国台湾全新光电两家份额合计达 80%。外延生长主要包括 MOCVD(化学气相沉淀)技术以及 MBE(分子束外延)技术两种。例如,IQE、全新光电均采用 MOCVD,英特磊采用 MBE 技术。HVPE(氢化物气相外延)技术主要应用于 GaN 衬底的生产。

化合物半导体的整体产业链呈现寡头竞争格局。其中IDM 类厂商包括 Skyworks、Broadcom (Avago)、Qorvo、Anadigics 等。2016 年全球化合物半导体 IDM 呈现三寡头格局,2016 年 IDM 厂商 Skyworks、Qorvo、Broadcom 在砷化镓领域分别占据 30.7%、28%、7.4%市场份额。产业链呈现多模式整合态势,设计公司去晶圆化及 IDM 产能外包成为必然趋势。化合物半导体晶圆代工领域稳懋为第一大厂商,占比 66%,为绝对龙头。第二、第三为宏捷科技 AWSC、环宇科技 GCS,占比分别为 12%、9%。

国内设计推动代工,大陆化合物半导体代工龙头呼之欲出。目前国内 PA 设计已经涌现了锐迪科 RDA、唯捷创芯vanchip、汉天下、飞骧科技等公司。国内化合物半导体设计厂商目前已经占领 2G/3G/4G/WiFi 等消费电子市场中的低端应用。三安光电目前以 LED 应用为主,有望在化合物半导体代工填补国内空白,其募投产线建设顺利,有望 2018 年年底实现4000-6000 片/月产能,成为大陆第一家规模量产 GaAs/GaN 化合物晶圆代工企业。
对于国内来说,依然任重而道远。

 

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