韓國(guó)的第三代半導(dǎo)體破局之路
韓國(guó)的第三代半導(dǎo)體破局之路
來(lái)源:化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)
就在幾天前（5月3日），韓國(guó)宣布啟動(dòng)“X-bandGaN半導(dǎo)體集成電路”國(guó)產(chǎn)化課題。韓國(guó)無(wú)線通信設(shè)備半導(dǎo)體企業(yè)RFHIC（艾爾福）被選定為課題牽頭企業(yè)，SKSiltron將參與SiC基板/GaN樹脂的制作，LIGnex1負(fù)責(zé)系統(tǒng)的驗(yàn)證，韓國(guó)電子通信研究院(ETRI)的半導(dǎo)體工廠將被用來(lái)進(jìn)行GaNMMIC的制作。
而在早前4月1日，韓國(guó)政府曾召開會(huì)議，發(fā)表了“下一代功率半導(dǎo)體技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)能擴(kuò)充方案”，宣布將正式培育下一代功率半導(dǎo)體技術(shù)，到2025年開發(fā)5種以上的商業(yè)化產(chǎn)品，并在國(guó)內(nèi)建設(shè)6~8英寸代工廠。
邏輯存儲(chǔ)領(lǐng)域的半導(dǎo)體巨頭韓國(guó)，近年來(lái)在第三代半導(dǎo)體方面動(dòng)作頻頻。
政策方面
2000年
韓國(guó)制訂了GaN開發(fā)計(jì)劃，政府在2004~2008年投入4.72億美元，企業(yè)投入7.36億美元以支持韓國(guó)進(jìn)行光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使韓國(guó)成為亞洲最大的光電子器件生產(chǎn)國(guó)。
2009年
韓國(guó)發(fā)布《綠色成長(zhǎng)國(guó)家戰(zhàn)略》，全力發(fā)展環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè)，并致力于使得該產(chǎn)業(yè)成為韓國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿χ弧Ｆ渲性诮饘儆袡C(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）機(jī)臺(tái)自制計(jì)劃中，2010~2012年間投入約4500萬(wàn)美金以推動(dòng)MOCVD機(jī)臺(tái)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化、引進(jìn)制程自動(dòng)化系統(tǒng)并開發(fā)高速封裝、監(jiān)測(cè)設(shè)備。
2016年
韓國(guó)圍繞Si基GaN和SiC器件啟動(dòng)功率電子國(guó)家項(xiàng)目，同時(shí)重點(diǎn)圍繞高純SiC粉末制備、高純SiC多晶陶瓷、高質(zhì)量SiC單晶生長(zhǎng)、高質(zhì)量SiC外延材料生長(zhǎng)4個(gè)方向，開展了國(guó)家研發(fā)項(xiàng)目。
2017年
韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部（MOTIE）舉辦研討會(huì)，為了強(qiáng)化系統(tǒng)半導(dǎo)體的競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)、官、學(xué)三界聯(lián)手投資4645億韓元（4.15億美元），開發(fā)低能源、超輕量和超高速的半導(dǎo)體芯片。這當(dāng)中1326億韓元用于開發(fā)先進(jìn)超輕量傳感器、837億韓元投入低耗能的SiC功率半導(dǎo)體，47億韓元投資超高速存儲(chǔ)器和系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)技術(shù)……
具體方向上，我們以韓國(guó)四大財(cái)團(tuán)Samsung、SK、LG和現(xiàn)代集團(tuán)的第三代半導(dǎo)體布局來(lái)看。
01Samsung
Samsung內(nèi)部曾有自身的功率半導(dǎo)體事業(yè)部，但后來(lái)因?yàn)槭艿綄＠V訟、國(guó)際貨幣基金組織(IMF)危機(jī)等，于1999年出售此部門給美商仙童半導(dǎo)體(Fairchild)，其中包含了功率MOSFET、IGBT等業(yè)務(wù)。（此后仙童半導(dǎo)體成為全球第二大功率MOSFET供應(yīng)商，并于2015年被安森美收購(gòu)。
2018年三星和美國(guó)仙童的主要技術(shù)骨干又重新創(chuàng)辦了Maplesemi美浦森半導(dǎo)體，目前總部位于深圳，工廠位于韓國(guó)浦項(xiàng)，主營(yíng)功率MOSFET和SiC相關(guān)產(chǎn)品。）
2000年以后，Samsung以存儲(chǔ)器和邏輯IC為主的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)迎來(lái)大爆發(fā)，并在2011年宣布重啟功率半導(dǎo)體事業(yè)部，設(shè)立電力裝置中心(PowerDeviceCenter)，集中研究IGBT技術(shù)，以及SiC/GaN等新一代半導(dǎo)體材料。其中以GaN領(lǐng)域研究成果顯著，尤其是在光電器件方面處于世界領(lǐng)先地位，另外Samsung與美國(guó)康寧合資成立三星康寧精密材料（SCPM）進(jìn)軍GaN材料，于2011年完成了4英寸高品質(zhì)GaN基板研發(fā)。
近幾年，Samsung為加快系統(tǒng)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)，以旗下兩檔投資基金主導(dǎo)（SamsungNextFund+CatalystFund），已經(jīng)開始著手投資中小型系統(tǒng)半導(dǎo)體初創(chuàng)公司，其中不乏第三代半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)。
其中一家IVworks于2019年已獲得了80億韓元的B輪融資。IVworks是韓國(guó)第一家開發(fā)8英寸GaN-on-Si外延片和4英寸GaN-on-SiC外延片的晶圓代工廠。與美國(guó)IntelliEPI（英特磊）通力合作，結(jié)合IVWorks的先進(jìn)MBEGaN長(zhǎng)晶和AI技術(shù)，以及英特磊的大規(guī)模MBE外延生產(chǎn)和硬設(shè)備自主經(jīng)驗(yàn)與能力，共同開發(fā)MBE制造的GaN外延產(chǎn)品，應(yīng)用于RF和電力器件市場(chǎng)。
Source：IVworks官網(wǎng)
另一家公司iBeam，其將GaNFET與MicroLED發(fā)射器并排集成來(lái)創(chuàng)建顯示器的新型技術(shù)，亦吸引到Samsung投資。
02SK
SK集團(tuán)的半導(dǎo)體事業(yè)部中最為人熟知是存儲(chǔ)大廠SKHynix（海力士），另外還有Si晶圓領(lǐng)先供應(yīng)商SKSiltron和半導(dǎo)體材料及零部件廠商SKC。
其中SKSiltron除了供應(yīng)Si晶圓以外，近來(lái)也開始涉足SiC。“在Si晶圓領(lǐng)域要追上日本恐怕很難，因此將在次世代技術(shù)上進(jìn)行挑戰(zhàn)”，SKSiltron在2019年以4.5億美元收購(gòu)了美國(guó)化學(xué)大廠杜邦(DuPont)的SiC晶圓業(yè)務(wù)。今年2月，有消息稱SKSiltron已開始生產(chǎn)少量的SiC芯片，意向功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)擴(kuò)展。
Source：SKSiltron官網(wǎng)
投資方面，今年1月SK集團(tuán)的投資控股公司SKHoldings宣布以268億韓元收購(gòu)韓國(guó)唯一SiC功率半導(dǎo)體制造商YesPowerTechnix的33.6％股份。
YesPowerTechnix成立于2017年，專注于研發(fā)SiC功率器件，其4英寸和6英寸的SiC晶圓產(chǎn)能約為14000片/年。知情人士表示，SK海力士可能和YesPowerTechnix在SiC功率半導(dǎo)體晶圓代工領(lǐng)域進(jìn)行合作，而SKSiltron則有可能與其在SiC晶圓采購(gòu)方面進(jìn)行合作。
Source：YesPowerTechnix官網(wǎng)
03LG
同樣是今年1月，據(jù)韓國(guó)科技媒體ETNews報(bào)道，LG集團(tuán)旗下子公司SiliconWorks宣布擴(kuò)大其半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，重點(diǎn)押注SiCPMIC以及MCU。SiliconWorks之前以其驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)品被業(yè)界所熟知，此前LGDisplay向蘋果供應(yīng)的OLEDDDIC便是由SiliconWorks獨(dú)家供應(yīng)。
另外，LG集團(tuán)年前曾表示，計(jì)劃剝離部分子公司，其中就包括SiliconWorks。而其即使從LG集團(tuán)分拆出來(lái)，也將繼續(xù)與LG電子的主要業(yè)務(wù)進(jìn)行密切合作。
此次SiliconWorks大舉切入SiC芯片領(lǐng)域，不僅透露了其對(duì)從LG集團(tuán)分拆后的發(fā)展規(guī)劃，更是從側(cè)面印證了SiC在汽車領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略性意義。
04現(xiàn)代
自從2016年TeslaModel3中率先采用了以SiCMOSFET為功率模塊的逆變器之后，截至當(dāng)前，全球已有超過(guò)20家汽車廠商在車載充電系統(tǒng)中使用SiC功率器件。未來(lái)幾年，幾乎所有汽車整車廠商都將在主逆變器中使用SiC，特別是中國(guó)廠商。
SiC市場(chǎng)的火爆引發(fā)了大量半導(dǎo)體廠商的涌進(jìn)，而汽車整車廠商卻早已有所積累，其中包括豐田、福特、大眾等一線汽車整車廠均已研究SiC器件多年。
韓國(guó)現(xiàn)代汽車亦是如此，去年5月其旗下半導(dǎo)體子公司現(xiàn)代奧創(chuàng)(HyundaiAutron)與現(xiàn)代汽車成立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，共同開發(fā)SiC功率器件。而且其最新的E-GMP純電動(dòng)汽車平臺(tái)中便采用了SiC技術(shù)。
另外，今年2月有消息稱，蘋果將向現(xiàn)代子公司起亞汽車投資4萬(wàn)億韓元（約36億美元）合作開發(fā)蘋果汽車。初步方案為采用現(xiàn)代汽車E-GMP平臺(tái)打造，零部件供應(yīng)商來(lái)自現(xiàn)代旗下零部件商現(xiàn)代摩比斯，生產(chǎn)放在美國(guó)。
最后，借此來(lái)簡(jiǎn)要談?wù)勅蚱嚾毙厩闆r。
現(xiàn)狀：當(dāng)下大多數(shù)汽車整車廠商因芯片不足已經(jīng)或即將面臨停產(chǎn)情況，而車用芯片中缺貨最嚴(yán)重的的當(dāng)屬M(fèi)CU芯片，涉及功能包括車身動(dòng)力、車身控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、輔助駕駛等，相當(dāng)于汽車的大腦。在一輛汽車所裝備的所有半導(dǎo)體器件中，MCU大概占三成，目前全球車規(guī)級(jí)MCU供應(yīng)商主要集中在瑞薩、意法、恩智浦、德州儀器等。此外功率半導(dǎo)體和傳感器等產(chǎn)品供應(yīng)也較緊張。
缺芯根本原因：①絕大多數(shù)汽車整車廠商將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)外包，與晶圓廠深度綁定，其中臺(tái)積電承擔(dān)了全球約70%的MCU產(chǎn)量，但僅占臺(tái)積電銷售額的5%。而這次全球COVID-19大爆發(fā)導(dǎo)致晶圓廠MCU產(chǎn)能投放占比降低，汽車零部件工廠部分MCU庫(kù)存耗光。②與此同時(shí)，全球汽車產(chǎn)業(yè)特別是新能源汽車市場(chǎng)逆勢(shì)上揚(yáng)，遠(yuǎn)超需求預(yù)期，原廠IC供應(yīng)嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致全球汽車供應(yīng)鏈面臨缺貨危機(jī)。③此外，汽車MCU芯片普遍使用工藝成熟的8英寸晶圓，但8英寸產(chǎn)線近十年鮮有增加，原有產(chǎn)線得不到更新，更為先進(jìn)的12英寸晶圓產(chǎn)線也并沒(méi)有得到汽車行業(yè)的大力支持。
這里要特別提到的是豐田，與其他整車廠不同，豐田是全球唯一一家有能力應(yīng)對(duì)芯片短缺的汽車整車商。主要源于三個(gè)原因：①供應(yīng)鏈控制極其穩(wěn)定②精益的庫(kù)存方案③自研核心MCU芯片，其在1989年便開設(shè)半導(dǎo)體工廠用于設(shè)計(jì)和制造MCU芯片，直到2019年將其芯片制造工廠轉(zhuǎn)讓給日本電裝，以整合供應(yīng)商業(yè)務(wù)（電裝廣義上講也是豐田集團(tuán)的一部分）。豐田對(duì)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造工藝的深入了解，是它成功避免受到缺芯沖擊的主要原因。
短期情況：汽車供應(yīng)鏈與3C供應(yīng)鏈互相爭(zhēng)搶半導(dǎo)體晶圓代工產(chǎn)能，若3C供應(yīng)鏈不斷接受漲價(jià)、接受付預(yù)付款，甚至也提議分?jǐn)偛糠志A廠擴(kuò)產(chǎn)支出或是出現(xiàn)其他爭(zhēng)搶措施，汽車產(chǎn)業(yè)鏈將雪上加霜。另一方面，2021年汽車銷售量穩(wěn)步成長(zhǎng)，其中汽車電子化過(guò)程中，電動(dòng)車半導(dǎo)體價(jià)值量約高出傳統(tǒng)燃油車一倍，而中國(guó)是全球最大的汽車市場(chǎng)，對(duì)于短缺情況反應(yīng)最為敏感，因此價(jià)格市場(chǎng)會(huì)一度陷入混亂。但關(guān)鍵點(diǎn)仍然在于COVID-19的延續(xù)性，一旦疫情反轉(zhuǎn)，情況可能會(huì)迅速改變。
韓國(guó)政府對(duì)第三代半導(dǎo)體的發(fā)展越來(lái)越重視，僅是這三年便實(shí)施了多項(xiàng)舉措，特別是在汽車半導(dǎo)體、5G領(lǐng)域。最近更是傳出三星有意收購(gòu)一家汽車半導(dǎo)體大廠，目標(biāo)可能包括恩智浦，德州儀器，微芯和亞德諾等公司。在全球第三代半導(dǎo)體的爭(zhēng)奪戰(zhàn)中，韓國(guó)正在向歐美日巨頭發(fā)起沖擊。
