7 月 14 日,英飞凌(Infineon)宣布以 8.5 亿美元收购科锐(Cree)旗下 Wolfspeed 的全部资产,包括其基于碳化硅(SiC)的功率解决方案与碳化硅基氮化镓(GaN on SiC)的射频功率解决方案,制造碳化硅衬底的核心技术,近 2000 项专利与 550 名员工。用英飞凌首席执行官 Reinhard Ploss 的话说就是:“收购 Wolfspeed 以后,我们将成为全球最大的碳化硅功率半导体厂商,在射频功率领域我们也有机会争第一。”

 

Wolfspeed 作为科锐宽禁带(wide bandgap)半导体产品部门已经有将近三十年的历史,主要从事碳化硅、氮化镓(GaN)等宽禁带半导体材料的技术研究与制造生产。2015 年 9 月科锐宣布准备将 Wolfspeed 拆分出来独立上市,但是 1 月份又宣布上市计划推迟,如今干脆将其卖给了英飞凌。

 

左:英飞凌 CEO Reinhard Ploss

右:科锐董事长兼 CEO Chuck Swoboda

 

碳化硅和氮化镓等宽禁带半导体是国防军工、大功率工业设备与毫米波通信等产业的核心。相比硅和砷化镓(GaAs)等材料,碳化硅和氮化镓等宽禁带材料击穿电场强度大、饱和电子迁移率高、热稳定性好、介电常数小、抗辐射能力强等特点,能够大幅提升电子器件在高压、高频、高功率环境下的性能,在工业、军事、新能源、电动汽车等领域应用前景巨大。

 

氮化镓(GaN)在射频市场前景广阔

 

以碳化硅为例,碳化硅的击穿电场强度是传统硅器件的 9 倍多,使用碳化硅工艺生产的功率器件导通电阻更低,芯片尺寸更小。此外相比普通硅功率器件,碳化硅器件的工 作频率更高,也能够耐受更高的环境温度。在高压功率市场,碳化硅器件简直是 IGBT 的完美替代者,但是为何到目前为止,IGBT 仍然占据主流应用呢?

 

硅与碳化硅和氮化镓比较

 

答案就是成本。据 ROHM 半 导体分立器件部水原德健曾介绍,在 2015 年,同一规格的产品,碳化硅器件的价格是原有硅器件的 5 至 6 倍。这么高的价格自然阻碍了碳化硅功率器件的应 用推广,用户只有在对性能与可靠性要求极为严苛时,才会考虑使用碳化硅产品。2014 年全球硅功率器件市场规模大约为 100 亿美元左右,但是碳化硅功率器 件市场则仅有 1.2 亿美元。

 

碳化硅的高成本主要是因为碳化硅材料较传统硅材料硬度高很多,因此在生成晶体 的时候就容易出现缺陷,此外过硬也会导致生成晶体的速度变得很慢,晶圆的尺寸也做不大,现在只能做到 6 英寸,还有一些采用 4 英寸晶圆生产。合格率低与生产速度慢,所以碳化硅的价格相比 IGBT 工艺高太多。


虽然宽禁带半导体性能出色,但由于生产技术进展缓慢,成本高昂,所以市场增速不够理想,这或许是科锐卖掉 Wolfspeed 的最大原因。

 

英飞凌加科锐占据大部分 SiC(碳化硅)市场份额

 

根据 Yole 的数据,英飞凌加上科锐,在全球碳化硅市场占了近 70%的份额。继 2015 年完成收购 IR 以后,英飞凌再下一城,在大功率半导体市场已经是一家独大。

 

市场调研公司 Lux Research 在 2015 年 9 月的一份报告中,根据之前 5 年的专利布局、收购行为、投资与合作以及新产品推出状况等五方面,比较了全球功率电子厂商的优劣。Lux Research 认为无论从什么标准来看,英飞凌都是功率电子市场的赢家,不但市场规模比其他公司至少高一倍,而且在创新与执行力上都遥遥领先竞争对手。

 

英飞凌在功率电子市场一家独大

 

收购 Wolfspeed 以后,在碳化硅等半导体新材料方面,已经呈现英飞凌垄断的趋势,对于国际国内半导体功率器件厂商来说,这不是一个好消息。

 

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