主要观点总结
本文回顾了2024年全球第三代半导体和氮化镓（GaN）产业的重大事件，重点关注碳化硅（SiC）和氮化镓器件的应用及市场趋势。包括全球领先的半导体公司的业务发展、技术创新和市场动态。同时，也提到了行业内的重大变化，如公司破产和市场增长放缓等。
关键观点总结
关键观点1: 第三代半导体和氮化镓器件在清洁能源和新能源汽车市场的应用增长
随着清洁能源和新能源汽车市场的快速发展，第三代半导体和氮化镓器件的需求持续增长。碳化硅和氮化镓器件因其高性能、高可靠性等特点，在这些领域得到广泛应用。
关键观点2: 垂直GaN器件的商业化挑战
垂直GaN器件具有高性能和可靠性高的优点，但由于单质衬底成本极高，无法实现商业化。尽管有公司尝试推出垂直GaN器件，但最终未能实现商业化生产。
关键观点3: 功率GaN器件进入更高耐压时代
功率GaN器件正在向更高耐压的方向发展，以支持更多应用领域。高耐压的功率GaN器件的出现将进一步推动氮化镓在电源应用中的普及。
关键观点4: 行业巨头布局碳化硅产业
比亚迪、英飞凌等公司纷纷布局碳化硅产业，建设大规模碳化硅工厂。随着新能源汽车市场的快速发展，碳化硅需求量将持续增长。
关键观点5: SiC和GaN市场增长放缓，行业面临淘汰赛阶段
在经历了过去几年的大规模扩张后，SiC和GaN市场增长放缓。一些公司面临财务压力和市场竞争，行业内出现淘汰赛现象。
正文
电子发烧友网报道（文/梁浩斌）刚刚过去的2024年里，第三代半导体迎来了更大规模的应用，在清洁能源、新能源汽车市场进一步渗透的同时，数据中心电源、机器人、低空经济等应用的火爆，也给第三代半导体行业带来更大的未来增长空间。但与此同时，碳化硅产业在经历了过去几年的大规模扩产后，2024年大量产能落地，而需求增长不及预期，产业加速进入了淘汰赛阶段。过去一年，第三代半导体产业中发生了不少大事件，有并购，有技术突破，但相比2023年的全面扩张，去年却有一些三代半企业没有熬过去。下面我们就来盘点一下2024年全球碳化硅、氮化镓产业发生的十大事件。2024年1月，电子发烧友网曾报道专注于垂直GaN器件的美国GaN IDM初创公司NexGen Power Systems破产倒闭；2个月后，另一家位于美国纽约州的垂直GaN器件公司Odyssey也宣布变卖旗下的晶圆厂资产，并在出售资产后解散公司。这两家公司此前都拥有自己的晶圆厂，并都推出了性能指标亮眼的垂直GaN器件工程样品，但都倒在了量产前的道路上。相比横向的硅基GaN或是SiC基GaN器件，垂直GaN器件由于需要采用GaN衬底同质外延层，具有更低的位错密度，器件可靠性高，性能也更高。2023年，国内的氮化镓IDM厂商誉鸿锦曾发布了三款GaN SBD产品，采用垂直结构。不过当前GaN单质衬底成本极高，尽管在学术上已经有一些不需要GaN衬底的垂直GaN器件制造方法，比如去年2月北京理工大学和北京大学的合作团队开发了一种使用超薄AlGaN缓冲层，基于SiC衬底的垂直GaN SBD器件。因此整体成本难以控制，无法实现商业化，或许是两家公司商业上失败的重要原因。前面提到在去年3月宣布出售资产并解散公司的垂直GaN器件公司Odyssey，在2个月后终于找到买家。PI在去年5月7日宣布收购Odyssey的全部资产，在交易完成后，Odyssey的所有关键员工都将加入PI的技术部门。PI技术副总裁 Radu Barsan博士表示：“我们的目标是将经济高效的高电流和高电压GaN技术商业化，以支持目前由碳化硅提供的更高功率应用，凭借GaN的基本材料优势，以更低的成本和更高的性能实现这一目标。而Odyssey团队在高电流垂直GaN方面的经验将增强并加速这个进程。”GaN行业一直在布局更高耐压的功率GaN器件，以将GaN推广至更多应用领域。在过去几年的发展中，1200V的GaN HEMT器件已经实现量产，而去年更高耐压的1700V GaN HEMT也开始出现。去年，致能科技团队与西安电子科技大学广州研究院/广州第三代半导体创新中心郝跃院士、张进成教授团队等合作攻关，采用致能科技的薄缓冲层AlGaN/GaN外延片，基于广州第三代半导体创新中心中试平台，成功在6英寸蓝宝石衬底上实现了1700V GaN HEMTs器件。相关研究成果于2024年1月发表于IEEE Electron Device Letters期刊。到了去年11月，PI在业界首次推出了InnoMux-2系列1700V氮化镓开关IC，采用公司专有的PowiGaN™技术制造而成，可在反激设计中轻松支持1000VDC额定输入电压，并在需要一个、两个或三个供电电压的应用中实现90%以上的效率。每路输出的调整精度都控制在1%以内，无需后级稳压器，并将系统效率进一步提高了约10%。PI表示，在汽车充电桩、太阳能逆变器、三相电表和各种工业电源系统等电源应用中，这种新型器件可取代昂贵的碳化硅晶体管。 去年6月，比亚迪品牌及公关处总经理李云飞透露，比亚迪新建碳化硅工厂将成为行业最大的工厂，该工厂将会在今年下半年投产，产能规模全球第一，是第二名的十倍。虽然没有提到碳化硅工厂主要是晶圆还是模块，不过目前来看比亚迪需求量最大的应该是SiC功率模块。去年北京车展期间，比亚迪就展出了1200V 1040A SiC功率模块，采用双面银烧结等先进工艺。在碳化硅领域，比亚迪也实现了全产业链布局，此前在比亚迪半导体的招股书中就有透露拟建设年产能24万片的SiC晶圆产线，投资7.36亿元，拟募集资金3.12亿元。而SiC MOSFET方面，比亚迪由于有IGBT等功率器件设计的基础，早在2018年比亚迪就宣布成功研发SiC MOSFET产品了。2020年底，比亚迪透露其SiC MOSFET产品已经迭代至第三代，第四代正在开发中。去年8月，英飞凌宣布其位于马来西亚的新工厂一期项目正式启动运营，这是一座高效的8英寸碳化硅功率半导体晶圆厂，一期项目投资额高达20亿欧元，重点生产碳化硅功率半导体，同时也涵盖部分氮化镓外延生产。英飞凌这次投产的工厂是居林工厂第三厂区的一期项目，在目前已经完成的一期项目之后，还将会有第二期项目的扩建，投资额相比第一期更高，高达50亿欧元。在二期项目建成后，将成为全球规模最大且最高效的8英寸碳化硅功率半导体晶圆厂。英飞凌在官网透露，居林工厂第三厂区已经获得了总价值约 50 亿欧元的设计订单，并且收到了来自新老客户约 10 亿欧元的预付款。据称这些设计订单来自包括汽车行业的六家整车厂以及可再生能源和工业等不同领域客户。不过，在去年11月发布的财报中，英飞凌表示将推迟马来西亚居林工厂二期建设，并将在2025财年减少10%的投资。这也反映出当前SiC市场需求增长正在放缓，英飞凌认为2025年汽车产量将持平，并且中国以外的地区也将表现疲软。去年10月，有消息称采埃孚退出了与Wolfspeed的合资企业，Wolfspeed原定于德国萨尔州投资30亿美元建设世界上最大和最先进的200毫米SiC晶圆工厂，但据当地官员表示，该工厂项目已无限期搁置。在2023年，德国Tier1巨头采埃孚与Wolfspeed宣布建立战略合作伙伴关系，其中包括在德国建设SiC晶圆工厂以及建立联合创新实验室。去年6月，由于欧洲和美国电动汽车市场疲软，Wolfspeed削减了资本支出，推迟德国建厂计划，转为专注于提高美国纽约工厂的产量。不过公司发言人表示，德国建厂的计划并未完全取消，公司仍在寻求融资，预计最早到2025年中才会开工建设。但Wolfspeed在过去一年里的资本市场表现较差，财报表现不佳，股价跌幅超过85%，未来资本支出还能否持续还存在很大疑问。去年11月的德国慕尼黑半导体展上，天岳先进发布了行业首款300mm（12英寸）碳化硅衬底。天岳先进表示，通过增加300mm碳化硅衬底产品，打造了更多的差异化的产品系列，并在产品品质、性能等方面满足客户多样化的需求。博雅新材在去年3月也展示过12英寸的碳化硅晶锭；去年12月31日，中电科半导体材料有限公司所属山西烁科晶体有限公司也宣布成功研制出12英寸（300mm）高纯半绝缘碳化硅单晶衬底，并同期研制成功12英寸N型碳化硅单晶衬底。300mm碳化硅衬底材料，能够进一步扩大单片晶圆上可用于芯片制造的面积，大幅提升合格芯片产量。在同等生产条件下，显著提升产量，降低单位成本，进一步提升经济效益，为碳化硅材料的更大规模应用提供可能。安森美在去年12月10日宣布，已经与Qorvo达成协议，以1.15亿美元现金收购其碳化硅结型场效应晶体管(SiC JFET) 技术业务及其子公司United Silicon Carbide（UnitedSiC）。安森美预计交易将在2025年第一季度完成，同时这也意味着Qorvo即将退出SiC市场。近几年Qorvo在碳化硅领域推出不少具有亮点的新品，并且应用涵盖数据中心到电动汽车。今年一季度Qorvo的财报中还显示，SiC功率器件产品已经获得来自AI服务器和数据中心应用的数百万美元订单。去年一整年伴随AI的火爆，数据中心算力大增也带动了高功率密度电源的需求，三代半的应用导入加速，各大厂商都推出了相关的方案。官宣收购UnitedSiC后，安森美表示，这次收购将补足安森美广泛的EliteSiC电源产品组合，使其能应对人工智能（AI）数据中心电源AC-DC段对高能效和高功率密度的需求，还将加速安森美在电动汽车断路器和固态断路器(SSCB)等新兴市场的部署。对于安森美而言，UnitedSiC的SiC JFET技术不适合于电动汽车等大功率应用，但在可靠性和低导通损耗上有一些优势，与数据中心的中小功率电源应用较为匹配。去年12月，有报道称全国企业破产重整案件信息网显示，11月19日北京市第一中级人民法院受理了北京世纪金光半导体有限公司破产清算案件，世纪金光破产的消息迅速在三代半产业人士中发酵。世纪金光成立于2010年，曾是国内最早的SiC IDM企业之一，从材料到衬底、外延，再到晶圆制造和器件模块封装，实现全产业链布局。在2021年，世纪金光与浙江金华签署了投资协议，预计投资35亿元，建设年产22万片的6-8英寸SiC芯片产线，项目分三期完成建设，达产后可实现年产值约40亿元。在去年年中，有博主发现世纪金光在企业信用查询系统中出现数十起诉讼案，并有企业高管被限制高消费。作为一家成立了14年的公司，并且是国内较早进入SiC领域的公司，世纪金光经历了至少5轮融资，最后依然以破产清算收场，这也给行业敲响了警钟。去年12月30日，赶上2024年的尾巴，国内功率GaN大厂英诺赛科正式在香港联合交易所主板挂牌上市，这也是国内第一家成功上市的功率GaN公司。英诺赛科是全球首家实现量产8英寸硅基氮化镓晶圆的公司，也是唯一具备产业规模提供全电压谱系的硅基氮化镓半导体产品的公司。其产品包括氮化镓晶圆、氮化镓分立器件、氮化镓集成电路及氮化镓模组等。按收入计，在2023年全球所有氮化镓功率半导体公司中，英诺赛科排名第一，市场份额为33.7%。2023年，英诺赛科的全球市场收入为人民币592.7百万元，中国市场收入为人民币534.8百万元，分别占全球功率半导体市场及中国功率半导体市场的0.2%及 0.4%。根据招股书，英诺赛科本次上市募集资金主要将用于扩大产能等用途，包括60%募集资金用于扩大8英寸GaN晶圆产能，未来五年将从每月1.25万片增加至每月7万片8英寸GaN晶圆。另外20%募集资金还将用于研发及扩大产品组合，提高GaN产品在终端市场的渗透率。
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