意法半導體整體收購Norstel AB 加速碳化硅研發進程

  作為半導體芯片制造最關鍵的材料之一,晶圓是必不可少的一種物質。而隨著新型材料的發展,以碳化硅為代表的新材料成為企業重點關注的電子材料。近日,意法半導體完成新的業務布局,對瑞典碳化硅晶圓制造商Norstel AB 進行整體收購。據了解,ST 收購了剩余的 45%股份,Norstel并購案總價為 1.375 億美元,ST 由現金支付。ST 此舉意義重大,提前占領了碳化硅材料的賽道,也讓自己的業務版圖再次擴大。

  據悉,全球從事 Si 晶圓制造的企業不到 20 家,而 SiC 企業更是不到 5 家,這些企業幾乎壟斷了整個芯片制造的材料市場。盡管 2019 年全球半導體市場增速是放緩的,但是新材料的市場仍在快速增長,尤其是 SiC 市場,據相關數據統計,到 2025 年,SiC 市場年收入預計達到 30 億美元,產能不足成為業界公開的秘密。真正能有很好的市場效益的企業也就歐美那幾家,碳化硅晶圓的產能是被拉著走的,羅姆、英飛凌和科銳等均在此投入巨大的研發成本和精力,產品良率這塊也是目前面臨的難點。

  根據意法半導體第三季度業績,意法半導體碳化硅產品收入有望在 2019 年達到 2 億美元,比 2018 年的 1 億美元增加一倍。為何加大對碳化硅市場的布局,ST 有著怎樣的考量?對此,意法半導體總裁兼首席執行官 Jean-Marc Chery 表示:“在全球碳化硅產能受限的大環境下,整體并購Norstel 將有助于增強 ST 內部的 SiC 生態系統,提高我們的生產靈活性,使我們能夠更好地控制晶片的良率和質量改進,并為我們的碳化硅長遠規劃和業務發展提供支持?!?/p>

  隨著汽車和工業產業升級,整個業界對 MOSFET 和二極管需求增長,但是傳統的硅管已經無法滿足日益增長的客戶需求,尤其是大功率的器件,碳化硅才能做到最優的性價比。據介紹,Norstel 在碳化硅上的表現是很不錯的,尤其是在碳化硅工藝技術和高性能的半導體襯底,這也是制造半導體芯片最關鍵的一環。意法半導體看好的 Norstel,早在 1993 就與 ABB 和林雪平大學合作啟動碳化硅項目,在幾十年的發展中,已經形成了設計、制造、運營等一體化的技術體系,有著豐富的可量產經驗,這也是 ST 這種頂級芯片客戶最看重的,性能和穩定性。

  在意法半導體和 Norstel 進行業務整合之后,整個碳化硅的前景光明,這也是未來它們合作的方向。據相關工作人員表示,150mm 碳化硅裸片和外延片 200mm 晶圓是未來的重點研究領域,以應對日益增長的汽車和工業市場。

  碳化硅(SiC)是近五年以來備受關注的第三代半導體,SiC 功率器件的研發從 1970 年代就開始了,到了 1980 年代,SiC 晶體質量和制造工藝獲得了大幅改進,90 年代末,除了美國之外,歐洲和日本也開始投入資源進行研發。此后,行業開始加速發展。

  到 2001 年英飛凌推出了第一款 SiC 器件 ------300V~600V(16A)的 SiC 肖特基二極管,接著科銳(Cree)在 2002 年推出了 600V~1200V(20A)的 SiC 肖特基二極管,主要用在開關電源控制和和電機控制中,隨后 ST、羅姆、飛兆和東芝等都紛紛推出了相應的產品。而 SiC 晶體管和 SiC MOSFET 則分別在 2006 年和 2011 年才面世。

  SiC 帶來的工程挑戰

  我們都知道 SiC 的好處是具有更低的阻抗、更高的運行頻率和更高的工作溫度。比如 SiC 的開關頻率一般為 10KHz~10MHz,且還在發展中;其理論耐溫超過了 400℃,即使受目前封裝材料所限,也能很容易做到 225℃。

  當然,更高的耐高溫有好處,比如無需水冷,可以把設備的尺寸做得更少。但它的這些特性其實也會帶來一些其他的工程挑戰。比如當 SiC 器件工作在 225℃時,其他周邊器件該如何處置,要都用能耐這么高溫的器件,那成本又是一個大問題。

  SiC 功率器件隨著技術的進步和市場接受度的提高,開始進入了快速成長期,這期間肯定會有不少新的進入者參與到這個市場當中,也會出現一些新的應用,希望這些新的進入者能夠耐得住寂寞,能夠給整個產業鏈賦能,共同將這個產業做大,做好。


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