半導体市場は間違いなく、過去数年間で大きな浮き沈みを経験してきました。

チップ業界は、コア不足の緩和から下流市場での需要の低迷への下降サイクルに入りました。ターミナル市場の低迷や、さまざまな技術がボトルネックを突破できない現状、需要と供給の関係の悪化など、すべてが業界のさらなる発展を妨げています。

半導体回路の周期的な「寒い冬」の下、さまざまな企業が次々と対策を講じており、減産と投資は、産業メーカーが危機を克服するための主要な方法の1つになりつつあります。

このような背景から、炭化ケイ素（SiC）市場での工場建設と生産拡大のブームは激化しています。

炭化ケイ素は現在、半導体業界で人気のある投資分野の1つです。多くの有名なIDMメーカー、ファブレスの新進気鋭の企業、新興企業が、炭化ケイ素のバリューチェーンのあらゆる側面からこの有望な半導体セグメントに参入しようとしています。

炭化ケイ素産業チェーン全体を加速させています

炭化ケイ素は、シリコン材料と比較して、第3世代の半導体材料として、帯域幅が広く、絶縁破壊電場が高く、飽和電子ドリフト率が高く、熱伝導率が高く、耐放射線性が高いなどの特徴があり、高温、高電圧、高周波、高出力のデバイスの製造に適しています。

現在、太陽光発電から新エネルギー車まで、下流の炭化ケイ素市場での需要は強いです。特に、電気自動車や新エネルギー源の需要が増え続ける中、SiC材料の需要は爆発的な増加傾向を示しています。国産炭化ケイ素は、工業化から商業化へと加速するペースで移行しています。

産業チェーンの観点から見ると、SiC産業チェーンは長く、基板、エピタキシャル、デバイス設計、デバイス製造、シーリングなどの一連のリンクが含まれます。各ステップには強力な専門知識が必要であり、同時に技術と設備投資の要件も非常に高いです。

その中でも、炭化ケイ素基板とエピタキシャルフィルムは価値の半分以上を占めています基板コストが最も高く、47％を占めています。次に、エピタキシャルコストが23％を占めており、これが炭化ケイ素デバイスの品質を決定する鍵です。

基板は、特定の結晶表面と適切な電気的、光学的、機械的特性を備えた清潔な単層シートで、結晶を特定の結晶方向に切断、研削、研磨することで得られます。エピタキシャル層の成長に使用され、半絶縁タイプと導電タイプに分けることができます。

SiC基板市場は非常に集中しており、世界の上位3つの基板はウルフスピード、II-VI、ロームです。外国メーカーは、市場における両方のタイプの基板の大部分を占めています。半絶縁性SiC基板の市場シェアから判断すると、ウルフスピード、II-VI、山東天悦の3社は紅葉のシェアが同じで、それぞれが市場シェアの約30％を占めています。導電性SiC基板の市場シェアから判断すると、Wolfspeedは市場シェアの60％以上を占めており、SiC単結晶市場の価格と品質基準において素晴らしい発言権を持っています。ティアンケ・ヘダと山東ティアンユエは1.7％と0.5％しか占めていません。

エピタキシャルリングは主に、炭化ケイ素基板上にエピタキシャルプロセスを経て成長させた特定の単結晶膜です。基板ウェーハとエピタキシャルフィルムを総称してエピタキシャルフィルムと呼びます。

半絶縁性炭化ケイ素基板上に窒化ガリウムエピタキシャル層を成長させると、5G通信やその他の分野で使用できる炭化ケイ素窒化ガリウム（GaN-on-SiC）エピタキシャルシートになります。導電性炭化ケイ素基板上に炭化ケイ素エピタキシャル層（SiC-on-SiC）を成長させると、電気自動車や新エネルギーに使用できる炭化ケイ素エピタキシャルシートができます、エネルギー貯蔵、鉄道輸送など

SiCエピタキシャルフィルムは産業チェーンの真ん中にあります。その中で、WolfspeedとShowaDenkoは二重寡占市場を提示しており、SiC導電性エピタキシャルフィルムの総市場シェアは約95％を占めています。現在、東莞天宇や厦門漢田天成などの関連する国内エピタキシャルメーカーはすべて工業化しており、4〜6インチのエピタキシャルフィルムを供給できます。CLP 13、55、およびHicoセミコンダクターズもエピタキシャルチップを供給できますが、全体的な生産能力を改善する余地はまだ十分にあります。

SiCデバイスチェーンは主にチップ製造を担当しています。関係するプロセス全体は長いです。チップ設計、チップ製造、チップのシーリングとテストなど、複数の産業チェーンリンクを統合するIDMモデルが最も一般的です。

デバイスの準備に関しては、材料の特殊な性質により、デバイスプロセスの処理はシリコンとは異なり、高温イオン注入、高温酸化、高温アニーリングプロセスなどの高温プロセスが使用されます。

SiCデバイス市場では、ヨーロッパとアメリカのメーカーが主なシェアを占めており、シェアの90％以上は外国企業が占めています。Yoleの2022年のデータによると、STは世界市場シェアの37％を占め、マーケットリーダーです。次は、シェアの19％を占めるインフィニオンで、シェアの16％を占めるWolfspeedがそれに続きます。続いて、アンサミ、ローム、三菱電機が続きます。これらのメーカーを合わせると、世界のSiC市場シェアの80％以上を占めており、主要な自動車会社やティア1メーカーと緊密に連携しています。

国内メーカーがSiCパワーデバイス分野に参入したのは比較的遅いです。チャイナ・リソース・マイクロ、シランウェイ、スター・セミコンダクター、タイムズ・エレクトリック、タイコ・ティアンラン、安徽長飛アドバンス、ピンジー、上海ザンシン、CLP 55と13などの関連企業は、炭化ケイ素デバイスを積極的に導入しています。

現在、国内メーカーはまだ開発の初期段階にあり、国際的な大手企業とはある程度のギャップがあります。現在、SBDは国内で大量生産されていますが、少なくとも1世代は離れています。OBCに関しては、国内の自動車会社は1つか2つしか試験に合格していません。MOSFETに関しては、現在、ST、インフィニオン、ロームなどの600〜1700VのSiC MOSが大量生産され、出荷が署名されています。現在、国内のSiC MOS設計は基本的に完了しており、多くの設計メーカーがファブへのストリーミング配信を行っています。後で顧客確認を行うにはまだ時間がかかります。

活況を呈している市場の下で、国内の炭化ケイ素市場は緊急に突破口を必要としています

全体的に見て、現在、炭化ケイ素材料とパワーデバイスは主に海外企業が主流です。国内企業はまだ開発の初期段階にあります。国際的な巨人とはある程度のギャップがあり、彼らは速いペースで追いついています。

方正証券の見積もりによると、SiC基板の世界的な実効生産能力は2026年に330万枚と推定されていますが、これは同年の629万枚の基板の需要とはまだ大きなギャップです。業界が安定して高利回りの大量出荷を行うまでは、業界全体の供給が不足し続けます。

SiCウェーハに関しては、今年は世界経済やその他の半導体材料市場が全般的に減速したにもかかわらず、SiCウェーハは引き続き力強い成長を遂げるでしょう。TECHCETが発表した最新の炭化ケイ素ウェーハ材料レポートによると、SiCウェーハ市場は2023年にさらに成長し、前年比で約22％の増加で10億72万ウェーハに達すると予想されています。2022年から2027年の全体的なCAGRは約17％と推定されています。

現在、世界の炭化ケイ素電力市場が活況を呈している中、SiCは爆発的な成長の初期段階にあり、生産量の拡大が業界の焦点となっています。主要な国際メーカーの生産能力は加速的に拡大しており、それらはすべてSiC市場に積極的に参入し、生産量の増加を急いでいます。

インフィニオンは、2030年までに世界市場シェアの30％を占めるという目標を達成するために、炭化ケイ素の生産能力の増強に注力しています。STは、2022年までにSiCデバイスの生産能力を2.5倍に拡大し、2023年に8インチのSiCウェーハの商業生産を達成することを計画しています。アンセミの総投資額は約40億元で、SiCウェーハの生産能力を4倍にする計画です。ロームは炭化ケイ素パワー半導体の収益を増やすための投資計画 2025年までに年間1,000億円以上になります。ウルフスピードの計画によると、生産能力は2021年の6倍に増加しています。Wolfspeedの計画によると、2026年には導電性基質が100万錠以上に達する可能性があります...

国際的な巨人は「競馬サークル」であるだけでなく、国内企業も遅れをとりたくありません国産品に取って代わり、製品の価値や出荷量を増やすことで市場シェアを競うために、炭化ケイ素を配備し、生産能力を拡大しています。「2022年炭化ケイ素（SiC）産業研究白書」の統計によると、中国では28を超えるSiCウェーハラインプロジェクトが建設、生産、または署名されています。

市場の生産と販売は好調ですが、中国の炭化ケイ素パワーデバイスはまだ初期段階にあります。国産の炭化ケイ素パワー半導体を大規模に適用するには、いかにコストを削減し、品質を安定させ、歩留まりを向上させるかが鍵です。

同時に、国内外の産業モデルの違い、技術的なギャップ、機器の課題、国内の炭化ケイ素デバイスの「相互巻き」などの問題はすべて、中国の炭化ケイ素産業チェーンの発展が直面する問題となっています。

炭化ケイ素「フレンジー」：追跡、内圧延、置換

ファブレスですか、それともIDM？

前述のように、産業チェーンの初期の部門レベルから、SiC産業チェーン全体は主に基板、エピタキシャル、設計、デバイス、パッケージングモジュールに分かれています。

産業モデルを見ると、主に垂直マルチリンク統合に焦点を当てている外国の産業チェーンとは異なり、国内の産業チェーンは比較的分散しています。産業チェーン全体をカバーするモデルを採用している三安オプトエレクトロニクスと中国電子技術研究所を除けば、産業チェーンの特定のリンクに焦点を当てることを選択するメーカーが増えており、IDM企業の数は比較的少ないです。

ご存知のとおり、IDM、ファブレス、ファウンドリーはそれぞれ、半導体チップ業界の3つの運用モデルを表しており、生産設計と製造能力に応じて分類されています。通常、チップの設計、製造、カプセル化など、いくつかの側面が必要です。半導体チップ企業はさまざまな側面に責任を負い、それがさまざまな運用モデルを生み出しています。

炭化ケイ素チップの分野では、現在、世界の主要企業は主にIDMですが、国内のIDMメーカーは比較的少ないです。

これに対し、Silan Microdevicesの完成品ラインのマーケティングディレクターであるFu Youwenは、SiC業界がIDMモデルを選択した方が、業界の発展における重要なトレンドである事業の長期的に安定した発展をより確実に保証できると言いました。IDMモデルは産業チェーンに効果的に統合できます。設計と開発とプロセス製造プラットフォームの開発は同時に行うことができます。この2つを協調的に最適化することで、製品開発で遭遇する問題を迅速に特定して解決し、製品開発サイクルを短縮することができ、研究開発の効率、コスト管理、製品の品質、生産能力供給の安定性などに非常に役立ち、企業が中核的な競争力を構築するのに役立ちます。

IDMモデルの利点に基づいて、IDM社のチャイナ・リソース・マイクロの炭化ケイ素製品は順調に進んでいます。昨年、炭化ケイ素デバイスの全体的な販売規模は前年比で約2.3倍に増加し、支払い保留中の注文は1,000万元を超え、出荷量は月ごとに着実に増加しました。

シランマイクロはIDMモデルも使用しています。その子会社であるSilantechは、昨年「炭化ケイ素パワーデバイスチップ生産ライン」プロジェクトの建設を実施しました。昨年10月、Silanmicroは65億元の資金調達のための非公募を計画しました。募金プロジェクトの1つは、今年4月26日に上海証券取引所によって承認された「年間生産量144,000個の炭化ケイ素パワーデバイス生産ラインの建設プロジェクト」でした。

Silanmicroの会長であるChen Xiangdongはかつてインタビューで、IDM統合の利点を活用することで、Silanの炭化ケイ素パワーデバイスチップの量産ラインは順調に進んでおり、すでに月間2,000個の6インチSiCチップの生産能力を持っていると述べています。今年の終わりまでに、SiCチップの生産能力は月6,000チップに増加すると予想されています。SilanのSiC MOSチップの性能指標は国際的な先進レベルに達しています。Silanの自動車のメインドライブ用の炭化ケイ素パワーモジュールは、今年末までにSilanの炭化ケイ素製品を発売することを目指して、国内の顧客向けにサンプリングされています。太陽光発電、エネルギー貯蔵、充電ステーション、OBCでは、他の分野でも包括的な推進が行われています。

SiC OEMのビジネスチャンスを探すメーカーが増えています。2023年5月22日、安徽長飛アドバンスは武漢にSiCウェーハ工場を正式に立ち上げると発表しました。このプロジェクトでは、エピタキシャル、デバイス設計、ウェーハ製造、パッケージングなどを含めて、年間36万枚のSiC MOSFETウェーハが生産されると報告されています。建設は2025年に完了する予定です。

Zhanxin Electronicsは、2020年初頭に炭化ケイ素チップ工場プロジェクトの準備も始めました。工場は2022年7月に正式にチップ生産を開始しました。これは、Zhanxin ElectronicsがファブレスからIDMに戦略的変革を遂げたことを示しています。

ほとんどの国内SiCパワーデバイスメーカーはIDMモデルに移行しています。

しかし、IDMモデルはすべてのビジネスで機能するわけではありません。一部の業界関係者は、現在、国内の炭化ケイ素メーカーの多くは大規模ではなく、まだ利益を上げていないと指摘しました。大規模なプラントを建設すると、運用コストが高すぎ、キャッシュフローが非常に困難になり、プロセス開発や顧客の承認の難しさも問題になりました。

そのため、開発にファブレスのビジネスモデルを採用することを強く主張する炭化ケイ素メーカーがまだあります。実際、ファウンドリのサポートがあれば、ファブレスメーカーは設計の面で確かに柔軟性が高く、炭化ケイ素MOSの研究開発プロセスも迅速です。同時に、鋳造所の資格は、そのサプライチェーンの信頼性を裏付けることもできます。

シンユエエナジーを例にとってみましょう。そのビジネスモデルは、オープンなファウンドリープラットフォームを構築し、市場全体にOEMサービスを提供し、業界チェーン全体と協力して開発することです。Xinyue Energyの炭化ケイ素チップ製造プロジェクトでは、合計75億元の投資を行い、24万個の6インチと24万個の8インチの炭化ケイ素ウェーハチップの生産能力を構築しています。2023年5月に自動車グレードのサンプルの最初のバッチを引き渡す予定です。

Xinyue EnergyのCEOであるXu Weiは、「過去2年間で、特に市場の需要が非常に高いパワーデバイス向けに、シリコンベースのプラットフォームの生産能力の不足が浮き彫りになりました。そのため、炭化ケイ素を迅速に導入し、生産拡大を加速する必要があります。これは、国内の炭化ケイ素チップ処理プラットフォームの相対的な欠点を補う必要があります。Xinyue Energyは現在、市場開発のペースにあります。

ファウンドリの出現により、国内のSiC参加者の多くが強力な支持を得て、コーナーで車を追い抜く可能性が高まりました。

一方、NEV市場の発展サイクルを考えると、炭化ケイ素の需要は今後3年以内に爆発的に増加する可能性があります。工場を建設する場合、まず建設サイクルと機器の納入期間を考慮し、次に生産ラインの建設から安定稼働までに最低3年かかり、車種認証などに合格するまでに時間がかかりすぎるため、会社はNEV市場にとって重要な時期を逃す可能性があります。これが、多くの企業が短期的にはフェイブレスモデルでの事業運営を主張する理由でもあります。

まとめると、IDMとファブレスにはそれぞれ利点があります。業界発展の観点から見ると、業界では常にIDMとFoundryモデルについての議論がありました。過去の開発の軌跡を振り返ると、国内のファウンドリー+ファブレスモデルも多くの分野で非常に良い仕事をすることができることがわかります。炭化ケイ素についても同じことが言えます。基板エピタキシャル材料の準備からチップファウンダリー、モジュール製造まで、さまざまな分野で企業が絶えず成長しています。

したがって、炭化ケイ素産業の現在の開発段階や時間枠などの要因に基づいて、国内のIDMとFoundry+Fablessのビジネスモデルは長期間共存し、それぞれが端末市場におけるさまざまなアプリケーションシナリオを満たすでしょう。

8インチのSiC、全力疾走を始めましょう

炭化ケイ素デバイスでは、コストが高いことが常に問題になっています。

炭化ケイ素には、単結晶の生産サイクルが長く、環境要件が高く、製造プロセスでの収率が低いなどの問題があるため、炭化ケイ素基板の製造における結晶プロセスが長い場合は、高温の電界安定性が要求され、成長速度にはシリコン材料と比べて桁違いに差があります。そのため、炭化ケイ素基板の製造工程は難しく、収率も高くありません。

これは、炭化ケイ素基板の高価格と生産能力の低さという問題に直接つながりました。

その中でも、基板は炭化ケイ素産業チェーンの中核であり、将来のコスト削減と炭化ケイ素産業の大規模工業化の主な原動力です。したがって、基板の収率と生産能力を向上させることがSiCのコスト削減の中核です。

フー・ユーウェンは、生産効率をさらに向上させ、コストを削減するためには、大型化が炭化ケイ素基板調製技術の重要な開発方向であると指摘しました。

近年、炭化ケイ素基板はより大きなサイズに向かって進化し続けています。基板サイズが大きいほど、基板ごとに製造できるチップの数が多くなり、チップあたりのコストが低くなります。

現在、主流の炭化ケイ素基板のサイズは6インチで、8インチ基板は業界で重要な技術進化の方向性になりつつあり、デバイスの単価削減と生産能力の供給拡大に大きな可能性を秘めています。

Wolfspeedの統計によると、エッジチップは6インチSiCウェーハの14％を占めていますが、8インチSiCウェーハの割合は7％に低下しています。Wolfspeedは、サイズの拡大による規模効果と、自動化された生産ラインによる関連コストの削減に加えて、2024年までに、8インチ基板によってもたらされるチップあたりのコストは、2022年の6インチ基板のチップあたりのコストと比較して60％以上削減されると予想しています。これは引き続き炭化ケイ素製品の値下げを促進し、アプリケーション市場を開拓します。

技術の進歩から判断すると、国内の炭化ケイ素メーカーは基本的に6インチの炭化ケイ素ウェーハに焦点を当てていますが、Wolfspeed、ROHM、Infineon、STなどの主要な国際炭化ケイ素メーカーはすでに次々と8インチに移行し、今年に向けて量産を進めています。少し前に、インフィニオンは国内メーカーのTianyue AdvancedおよびTiankeと共同契約を締結しました。これにより、インフィニオンが8インチの炭化ケイ素ウェーハに移行するのにも役立ちます。

国内企業は一般的に、量産を6インチ、8インチのレイアウトの研究開発に加速し、4インチ市場から徐々に撤退する段階にあります。中国広帯域半導体応用産業同盟の予測によると、国内の4インチSiCウェーハ市場は2020年から2025年にかけて10万ウェーハから50,000ウェーハに徐々に減少し、6インチウェーハは80,000ウェーハから20万ウェーハに成長すると予想されています。2025年から2030年には、4インチウェーハは徐々に市場から撤退し、6インチウェーハは40万ウェーハに増加すると予想されています。

海通証券のアナリスト、ユ・ウェイミン氏は、現在、炭化ケイ素基板市場は海外メーカーが支配しており、国内企業の市場シェアは小さいと指摘しました。国内サイズのイテレーションは海外メーカーよりも少し遅いですが、開発は近年著しく加速しています。2022年11月現在、ジンシェンエレクトロメカニカル、ティアンユエアドバンス、ティアンケ・ヘダ、山西シュオケはそれぞれ8インチの炭化ケイ素基板準備技術を習得したと発表していますが、そのほとんどはまだ検証段階にあり、量産や小規模量生産はまだ達成していません。

なぜ国内メーカーはここで開発が遅いのですか？「8インチの炭化ケイ素ウェーハ」の実装にはまだどのような課題がありますか？

フー・ユーウェン氏は、現在の8インチは急速に発展していますが、量産を達成したのはウルフスピードだけだと言いました。現在、中国は主に4インチから6インチの生産段階に焦点を当てています。8インチのSiCウェーハを大量生産することは、基板準備における8インチのシード結晶の開発、大きなサイズに起因する不均一な温度場、気相原料の分布と輸送効率の問題、高温で成長する結晶の内部応力の増加など多くの困難に直面しています。また、その後のエピタキシャルプロセスや関連機器の開発など、課題を克服するには上流産業と下流産業の緊密な協力が必要です。

SiC基板の成熟に伴い、コストはさらに下がると予想されます。これは、SiC業界全体の発展において避けられない傾向でもあります。

国産の炭化ケイ素はバスに乗るのが難しいですか？

コスト削減も炭化ケイ素デバイスの発売の鍵です。

早くも2018年に、テスラは従来のシリコンベースのIGBTの代わりに、モデル3のメインドライブインバーターに炭化ケイ素材料を使用した炭化ケイ素MOSFETを率先して使用しました。この動きは業界に衝撃を与えました。

炭化ケイ素デバイスは、サイズが小さく、性能が優れており、エネルギー効率が高いため、バッテリー寿命の問題も軽減されました。一気に新エネルギー車のフライパンの人気が高まり、多くの自動車会社がそれに追随しました。

アプリケーションシナリオの観点から見ると、電気自動車は炭化ケイ素の最大の下流アプリケーション市場です。パワーデバイスに関連するアプリケーションには、電気駆動装置、OBC、DC/DC、車載以外の充電パイルなどがあります。その中でも、炭化ケイ素は主に電気駆動装置のメインインバータに使用されています。これにより、パワーエレクトロニクスシステムのサイズ、重量、コストを大幅に削減し、電力密度を高めることができます。小型で軽量なSiCデバイスは、車両自体の重量によるエネルギー消費量を削減することもできます。

中国の一汽研究開発センターの所長であるZhao Yongqiangは、需要が高まっているため、トラクション用のSiCパワーモジュールは自動車分野での用途を急速に促進し、さらにアップグレードするため、電気駆動システムにはSiCマッチングの開発が必要であると述べています。新エネルギー車の要件に基づいて、自動車グレードのSiCパワーモジュールのパッケージング技術は、低ノイズ、高放熱、統合、高信頼性の方向に発展しています。主流のSiCパワーチップは、WolfSpeed、ST、Rohm、Infineonのグルーブグリッド構造に代表され、大量への応用の可能性は広いです。

近年、新エネルギー車の普及率が着実に増加するにつれて、大手自動車会社は炭化ケイ素パワー半導体の試験速度、幅、深さの面で進歩を続けており、炭化ケイ素の導入を求めています。トレンドフォースジバンコンサルティングの統計によると、SiCパワーコンポーネント市場全体は2023年に22億8000万米ドルに達し、年間41.4％の成長が見込まれています。SiCパワーコンポーネント市場は2026年に53.3億米ドルに達すると予想されており、そのうち自動車用SiCパワーコンポーネント市場は39.4億米ドルに増加する見込みです。

現在、市場シェアの大部分は、Wolfspeed、ST、ON、Infineonなどの国際ブランドが占めています。同時に、外国の自動車会社は世界をリードするSiCチップ企業とのキャパシティバインディングを達成しています。新エネルギー車の需要が爆発的に増加するにつれて、国内の自動車会社はSiCの供給ギャップを事前に検討する必要があるかもしれません。

米国、日本、ヨーロッパの企業の産業チェーン全体と比較すると、国内の炭化ケイ素企業間には、技術と生産能力の点でまだギャップがあります。では、国産炭化ケイ素デバイスの現在の搭載進捗状況はどうですか？

多くの下流メーカーから、自動車会社は国産の炭化ケイ素基板とエピタキシャルシートの導入を加速しているというフィードバックがあります。上流と下流のメーカーは、現地のサプライチェーンの構築を目指して、引き続き協力して収量を向上させています。

Silanの炭化ケイ素パワーデバイスチップの量産ラインは順調に進んでいます。すでに月に2,000個の6インチSiCチップを生産する生産能力があります。SiCチップの生産能力は、今年末までに月間6,000個に増加すると予想されています。Silan SiC MOSFETチップの性能指標は国際的な先進レベルに達しています。Silan Microの自動車のメインドライブ用の炭化ケイ素パワーモジュールは、今年末までに発売するために国内の顧客にサンプルを送りました。

現在、三安オプトエレクトロニクスの7つの製品が車両グレード認証に合格し、徐々に出荷され始めています。

Tyco TianrunのSiCダイオードはOBCで長年使用されており、総出荷量は7kkです。

中国電信の55 SiC MOSFETは、一汽虹旗など多くの国内自動車会社に搭載されており、積載量は100万台です。今年の4月、CLP 55とFAWが共同開発した最初の750V SiCパワーチップがフローシートを完成させました。

Zhanxin Electronicsは、SiC MOSFET、SBD、ドライブICの3つの製品ラインを計画し、自動車規格に従って設計された一連の製品を次々と開発して量産してきました。これらの多くは車両規制の認定を受けており、まとめて「車に搭載」されています。

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さらに、スターセミコンダクター、チャイナリソースマイクロ、ベーシックセミコンダクターズ、クリーンセミコンダクターズなどの国内メーカーも、自動車グレードの炭化ケイ素製品の進捗状況を開示しました。国内のSiC MOSFETシングルチューブは、すでにOBCとDC-DCでの検証テストと小ロット生産を開始しています。

ご覧のように、国内のSiCデバイスメーカーも大量生産と発売の面で注目を集め始めています。多くの自動車会社やチップ会社は、何年にもわたる大規模な投資の後、炭化ケイ素パワー半導体が今年正式に「車載」販売ウィンドウに入り、産業チェーン企業の商業化と大規模プロセスが加速する可能性があると述べています。

しかし、市場で最大であり、投資家がより重視しているメインインバータ部門では、メインインバータは車両全体と人員の安全に関係しているため、SiC MOSFETの性能と信頼性は非常に高いです。国産のSiC MOSFETはまだ初期段階にあり、国産のSiC MOSFETを搭載した電気自動車を短期間で道路に走ることは難しいです。

自動車は炭化ケイ素材料に対して非常に高い信頼性が要求されるため、多くの国産材料はまだ検証中であり、車両グレードの要件を満たすことができる割合は高くありません。

しかし、実際には、近年の国内基板材料の進歩は非常に明白です。たとえば、BoschとTianyue Advancedは今年4月に長期契約を締結しました。インフィニオンは5月上旬に国内の炭化ケイ素材料サプライヤー2社と長期供給契約を締結しました。これはすべて、主要な国際メーカーが国内企業のコスト管理に役立つ国内材料に合意したことを示しています。

実際、Tianyue AdvancedやTianke Hedaに加えて、多くの中国のSiC基板やエピタキシャルメーカーの製品は、すでに国際的なデバイスメーカーに採用されています。将来的には、より多くの国産SiC製品が自動車のサプライチェーンに参入するようになり、世界中のSiCの供給不足を緩和するのに役立ちます。

一部の業界関係者は、国内のSiC基板材料メーカーの発展に伴い、外国のSiCメーカーはある種の危機を感じていると指摘しました。Digitimesによると、中国の競合他社とのますます激しい競争に対応するために、ヨーロッパとアメリカのSiC基板サプライヤーはアジアの顧客向けに価格をわずかに引き下げました。

これはまた、側面から見た中国市場の大きな可能性を示しており、国内のSiC産業の急速な台頭を反映しています。何年にもわたる蓄積と開発の後、国産SiCは材料とウェーハファウンドリーの分野で大きな可能性と展望を示してきました。

SiCは依然として電気自動車メーカーが将来検討しなければならないコアコンポーネントです。現在のジレンマは、コストが高く信頼性が低いことですが、SiCが費用対効果の「唯一の瞬間」に達すると、業界は爆発的な成長を遂げるでしょう。

実際、自動車会社の目から見ると、炭化ケイ素デバイスの高コストは地域の問題にすぎません。システムレベルでは、実際にコストを節約できるからです。

自動車グレードの炭化ケイ素チップだけのコストは増加していますが、炭化ケイ素デバイスを使用することで節約できるバッテリー、受動部品、冷却システムなどのシステムのコストは、増加したコストを上回ります。同時に、利用効率とユーザーエクスペリエンスも著しく向上しました。これは、自動車グレードの炭化ケイ素チップが今後も需要側で急速に成長し続ける主な理由の1つでもあります。

国内のSiC機器は上昇を加速させています

前述のように、炭化ケイ素のコストを削減するには、一方では技術革新を通じて効率と収率を向上させる必要があります。他方では、大規模生産を実現する必要があります。さらに、機器や材料の現地化も必要です。

SiC業界のあらゆる側面の技術レベルは、主に主要な設備によって直接影響されます。設備もメーカーの生産能力の上限を決定する決定的な要因の1つです。

過去の長い間、国内のSiC産業は輸入機器に大きく依存していましたが、国内企業は比較的遅くスタートしました。近年、市場の需要に牽引されて、国内のSiC機器が急速に発展し、いくつかの「詰まり」は明らかに緩和されましたが、多くの主要なボトルネックの多くはまだ克服されていません。

この文脈では、炭化ケイ素機器産業チェーンも急速に資本市場を開拓しています。産業の観点から、国内の機器メーカーの現在の進歩とブレークスルーについてどう思いますか？

フー・ユーウェン氏によると、SiCデバイスの産業チェーンには、主に基板調製、エピタキシャル製造、チップ製造、チップパッケージングなどが含まれます。主なプロセスには、単結晶成長、基板の切断と研削、エピタキシャル成長、マスク蒸着、可視化、エッチング、注入、熱処理、メタライゼーションなどがあり、数十の主要な半導体機器が関与します。SiC材料は融点が高く、密度が高く、硬度が高いため、材料やチップの製造プロセスには、物理気相移動法による単結晶成長、遅い基板の切断や研磨処理など、いくつかの特別なプロセス制御プロセスがあります。エピタキシャル成長に必要な温度は非常に高く、収率目標も高く、チップ製造プロセスには高温、高エネルギーの機器などが必要で、これらすべてに追加が必要です。シリコンなどのサポートなどの特殊機器の基板材料調製における炭化物単結晶成長炉、ダイヤモンドワイヤーマルチワイヤー切断機設備など。エネルギーイオン注入、アニーリング活性化、グリッド酸素調製などのための機器。

機器の交換：高品質のSiC単結晶調製は、業界チェーン全体で最も重要なリンクです。SiCデバイスの性能、信頼性、製造コストに直接影響します。

「2022年炭化ケイ素（SiC）産業研究白書」によると、過去20年間にわたる20年以上にわたる機器の研究開発の蓄積を経て、チャイナテレコム、華華北、恒浦テクノロジー、ユージンオプトエレクトロニクス、ナクシ、ジンシェン電気機械、吉華研究所などの国内機器会社は、4〜6インチのSiCエピタキシャル成長装置を開発し、フィルムの飛躍的進歩を遂げました成形品質、生産性、安定性、再現性、および操作とメンテナンス。シリコンは、外部機器と外国機器とのギャップを縮めることで、国内生産の大量生産における炭化の拡大を強力に支えてきました。

業界チェーン全体を見ると、現在、常京設備はSiCのローカリゼーションの度合いが最も高いリンクです。

炭化ケイ素ウェーハ製造装置：SiC基板に加えて、ウェーハ製造の難しさは、国内のSiC MOSFETがまだメインドライブに適用されていない重要なポイントです。国内のSiCチップ生産の将来の拡大も、主要な設備によって妨げられるでしょう。

SiC材料は硬度が高く融点が高いため、高温焼鈍炉、高温イオン注入装置、SiC薄化装置、裏面金属蒸着装置、裏面レーザーアニーリング装置、SiC基板やエピタキシャルシートの表面欠陥検出および測定装置など、特別な製造設備やプロセスが必要です。

高温イオン注入装置に関しては、主要な外国のメーカーには、Aifa、アプライドマテリアルズ、NISSINなどがあります。現在、国内企業のShuoke Zhongkexinのイオン注入装置は、炭化ケイ素分野で大量に使用されています。機器の射出エネルギー、ビームサイズ、チップ射出温度などの技術指標は、海外と大差ありません。

イオン注入後も、イオン注入を有効にするために高温アニーリングが必要です。高温焼鈍炉の主要な外国メーカーには、主に盛賢川Centrothcrm、Japan Vacuumなどがあります。現在、中国電信48や華華北などの国内企業が関連機器を大量生産しています。

SiCデバイスのゲート酸化膜の調製には、高温酸化炉が必要です。主要な外国の機器メーカーには、盛賢川セントロサーム、東恒化学などがあります。現在、中国電信48や華華北などの国内企業の機器も炭化ケイ素デバイスの製造に使用できます。

「2022年炭化ケイ素（SiC）産業研究白書」によると、炭化ケイ素エピタキシャル、イオン注入、高温酸化/活性化などの炭化ケイ素特殊装置に加えて、Huazhuo Precisionなどの国内企業もレーザーアニーリング、レーザー削り、PVDなどの主要機器のバッチ供給を実現しています。Shengmei Shanghaiは最初の機器を受け取ったと発表しました。Ultra C SiC SiC炭化ケイ素基板洗浄装置の注文書。この装置は6インチと8インチに対応しており、1時間あたり70ウェーハ以上の生産能力に達することができるため、薄くて壊れやすいシリコン基板の破片を防ぐことができ、国内機器の市場シェアは着実に増加しています。

さらに、近年、国内メーカーは国産の切削、研削、研磨装置を使用しようとしています。レーザーなどの新しいプロセスを導入することで、大規模な基板製造を導入して基板の材料やデバイスのコストを削減するのにも役立ちます。

全体として、SiCデバイスの生産ラインと家庭用機器が1つのラインに接続され始めています。これは、国産炭化ケイ素チップの急速な開発をさらに促進するのに役立ちます。「SiC産業の急速な発展と独立した供給需要により、中国は機器、材料、デバイスから用途に至るまで、エコロジー産業チェーン全体を徐々に形成してきました。いくつかの積極的な政策の導入と相まって、産業チェーンにおける主要機器の自律性、制御、安全性、信頼性をさらに促進するのに役立ちます。国内の炭化ケイ素機器には成長の余地が大きく、大きさ、高効率、低損傷は、産業機器開発の将来のトレンドです。」フー・ユウェンが答えました。

SiCのインナーロールとローカリゼーションパズル

近年、下流の新エネルギー車や光学ストレージなどの需要に牽引されて、対応する炭化ケイ素企業が中国で数多く出現し、炭化ケイ素産業チェーン全体のレイアウトを積極的に計画しています。

一方、資本市場は長期戦略を採用し始めています。不完全な統計によると、2023年以降、国内の炭化ケイ素部門では22件の資金調達ケースがあり、総融資資本は40億元を超えています。資金調達は、機器、基板、エピタキシャル、パワーデバイスなど、炭化ケイ素産業チェーンのほぼ全体をカバーしています。

大手企業であろうと新興企業であろうと、資本注入によってもたらされる急速な開発配当を今でも享受しています。

Changfei AdvancedのCEOであるChen Chongguoは、資本市場のサポートに加えて、業界の巨人と比較して、国内メーカーには次の大きな利点があると指摘しました。

1つ目は市場優位性です現在、炭化ケイ素用途市場は主にNEVと太陽光発電産業であり、これら2つの主要産業の市場の半分以上が中国にあります。これは、海外の業界大手に対する私たちの最大の利点です。

二つ目はポリシーサポートですわが国が半導体産業を支援していることは誰の目にも明らかです。近年、国内の半導体産業における革新と発展を促進し、外国の独占を打ち破り、技術的自律性を実現するために、州のさまざまな省庁が半導体産業の発展を支援し導くための一連の政策と規制を導入しています。これは、国内の半導体メーカーの発展を促進する上でも大きな役割を果たしました。

3つ目はエンジニアの強みです私たちの国には、毎年卒業する何百万人もの科学技術エンジニアがいます。これは、ヨーロッパやアメリカなどに対する私たちの最大の人材優位性でもあり、短期間で急速に成長できる理由でもあります。

さらに、地元のメーカーにも価格面でのメリットがあります。フー・ユーウェン氏は、一方では、国内の関連産業チェーンが徐々に成熟し、市場規模が拡大し続け、製品の収量が向上し続けるにつれて、地元の製造業者は原材料、労力、生産管理をより低く抑えることができます。他方では、国産のSiC製品は、輸入製品の輸送、関税、為替レートのコスト上昇を回避できると述べています。

多くの利点に支えられて、国内の炭化ケイ素産業の発展は加速しています。

不完全な統計によると、中国には「すでに建設中の」炭化ケイ素生産ラインが100以上あります。市場の需要は高まっていますが、競争もますます激しくなっています。

業界の現状について、一部の意見によると、炭化ケイ素のローカリゼーションの開発には2つの大きな謎があります。1つは、プロジェクトのレイアウトと投資額が大きすぎると、負担が重く、運用コストが高くなり、急速な失血やキャッシュフローの崩壊につながる可能性があります。もう1つは、プロジェクトのレイアウトが十分に大きくなく、規模効果が不十分な場合、高い単価、不十分な市場競争力、顧客認識。したがって、投資を繰り返すのは時間です-消費的で高価で、新しい投資を引き付けることができず、最終的には市場から排除されます。

これに対し、Chen Chongguoは、規模が不十分な場合、市場の競争力が強くなくなることは避けられないと考えています。小規模メーカーはコストを維持できず、大規模メーカーと競争できないだけでなく、ユーザーの生産能力のニーズを満たすこともできず、資本市場の注目を集めることがより困難になっています。将来、炭化ケイ素市場の競争パターンが徐々に形になるにつれて、一部の小規模メーカーは必然的に市場から排除されるでしょう。

ただし、全体的に見ると、これは投資額と損益のバランスの問題ではありません。多額の投資が大きな負担になるわけではありません。投資と生産能力は、分母や分子のようなものです。分母が大きいと、分子も大きくなります。これにより、各ウェーハのコストも削減され、市場での競争力も高まります。製品が販売できれば、重い負担や過度の失血の問題はありません。

ここで重要なのは、市場を慎重に評価し、自分自身を評価することです。つまり、私たちの強みと投資額を一致させるということです。これらの強みには、コスト管理能力、製品の信頼性、強力な販売能力などがあり、市場評価を行い、自分の強みを理解した上で投資して、より大きな市場を獲得するためのマッチングスケールを構築する必要があります。

また、拡大の過程で、地元企業は高度に均質化された製品を積み上げるのではなく、差別化された利点を強化すべきであることに注意することも重要です。

業界の専門家の中には、積極的に生産能力の拡大を避けることも、市場が懸念する重要な側面だと著者に語った人もいます。市場は市場のギャップを埋めて急速に生産を拡大しようと努力していますが、実際に効果的な出力を生み出し、高い品質基準を満たす炭化ケイ素パワー半導体はそれほど多くありません。特に、ローエンドの炭化ケイ素パワー半導体は、容量超過や内部巻き上げのリスクがあります。半導体業界への投資は膨大で、その結果、一部の企業は倒産する可能性があります。管理を早期に実施しないと、莫大な資源の浪費につながる可能性があります。

フー・ユーウェンは、生産能力の急速な拡大は実際の市場需要と相まって起こるはずであり、生産能力の拡大によって企業にもたらされる圧力も非常に大きいと指摘しました。自動車用チップ技術と品質基準は高いです。彼は、国内の同業者はまず製品の性能と信頼性の向上に焦点を当てるべきだと提案しています。これに基づいて、彼らは盲目的な投資を避けるために、市場の需要に応じて生産能力の拡大を合理的に計画します。

最後に書いてください

全体として、炭化ケイ素デバイスの国産化における現在の進展は非常に明白ですが、これは国内代替の傾向の問題だけではありません。市場全体での生産能力が不十分であることも重要です。

炭化ケイ素産業は巨大な新興市場です。特にNEV業界の変化傾向に伴い、炭化ケイ素は本格的な爆発期に入っています。現在、炭化ケイ素市場は主に外国メーカーから供給されていますが、外国メーカーの生産能力は市場全体のニーズを満たすにはほど遠いです。つまり、輸入したいと思っても、買えず、買うのが難しいという状況に直面しています。これは、国内企業が迅速に市場に参入する機会でもあります。

今日、上流の材料、ウェーハファウンドリ、デバイス、パッケージングなど、国内のプレーヤーはSiCのサプライチェーンのあらゆるセグメントに積極的に参加しています。しかし、現時点では、海外のメーカーは依然として炭化ケイ素分野で先発者の優位性を持っており、国内企業はまだ初期段階にあり、技術が追いつき続ける中、生産能力は依然として上昇しています。

このような状況下で、市場機会の爆発的な拡大と業界のギャップに直面して、国内メーカーはどのようにレイアウトを計画すべきでしょうか？

チェン・チョングオは信じています：

3つ目は、第3世代の半導体人材の育成を加速することです。炭化ケイ素に代表される第3世代の半導体は、非常に新興産業です。国内外で関連する人材は非常に少なく、私たちは自分たちの才能の育成を加速しなければなりません。これは業界の持続可能な発展の鍵でもあります。

まず、「生産能力は王様」です。炭化ケイ素デバイスの生産能力が新エネルギー市場のニーズに対応できるように、生産能力の構築をスピードアップする必要があります。

2つ目は、メインドライブチップの信頼性検証をスピードアップすることです。現在、炭化ケイ素の最大の応用シナリオは、新エネルギー車の電気駆動部品です。電気駆動装置には、非常に高いチップ信頼性が必要です。一般的に、チップの検証サイクルは1年半以上なので、タイムウィンドウを捉えてできるだけ早く信頼性検証プロセスに合格する必要があります。

SiC技術の継続的な進歩と国内の産業チェーンの改善により、国内のSiC産業はさらに拡大し、グローバルな競争においてより有利な地位を占めることが予想されます。しかし、市場の浮き沈みとともに、高温の炭化ケイ素産業はやがて合理性に戻るでしょう。堀の奥深くにある企業だけが有利になります。

炭化ケイ素の盛衰は、半導体産業セグメントのサプライチェーンにおける終わりのない煙の縮図にすぎません。この市場での声と付加価値の競争と追求は、まだ終わっていません。

この記事は、「セミコンダクター・インダストリー・ウォッチ」のWeChatアカウント、Zhitong Financeの編集者：Ye Zhiyuanから転載されました。