GaN电力半导体晶圆。图片来源:onsemi

随着长期依靠低价策略扩张市场的中国电力半导体厂商开始转向提价,韩国企业向8英寸(200mm)碳化硅(SiC)产线的转型预计将进一步提速。与此同时,韩国政府也正以南部地区为中心,推进公共晶圆厂基础设施升级。

据业内8月13日消息,中国电力半导体厂商近期已通知客户上调报价,涨幅约为10%至25%。Texas Instruments(TI)和Infineon等国际大厂也相继传出涨价计划,幅度在10%至20%之间。Kiwoom Securities分析称,这意味着此前依靠低价抢占份额的中国厂商,正逐步获得更强的定价能力。

价格上调的背后,是AI数据中心带来的新增需求。Kiwoom Securities指出,AI服务器相关零部件的供应紧张,已从GPU蔓延至存储、CPU、FC-BGA基板,并进一步扩散到多层陶瓷电容(MLCC)和电力半导体。与此同时,NVIDIA推动向800VDC架构过渡,也被视为推高电力半导体用量的重要因素。

数据中心对供电系统的要求也在同步提高。随着芯片及系统架构单元功耗上升,频率和负载波动控制的不稳定性更受关注。在此背景下,采用宽禁带功率器件的DC Block和固态变压器(SST)等方案被频繁提及,进一步推高了市场对电力半导体的关注度。

在新一轮涨价周期中,向8英寸转型被业内视为重塑成本结构的关键路径。业内人士表示,8英寸晶圆的芯片产出较6英寸可提升约1.9倍,成本有望下降30%以上。目前,中国已建立8英寸量产体系,并同步推进12英寸技术开发。

韩国厂商也已排定量产节奏。Samsung Electronics的8英寸GaN代工产线预计自今年二季度起进入全面运转,三季度有望推进平面结构SiC MOSFET样品量产。DB HiTek预计将在今年下半年进入GaN代工量产阶段;SK Keyfoundry则已获得650V GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件特性。

与此同时,全球产业分工也在发生调整。TSMC为应对AI需求,正将资源集中到300mm先进制程和先进封装,并决定在2027年7月前分阶段停止GaN代工业务,相关技术已转移至旗下VIS。

市场规模预期也在持续上修。Fortune Business Insights预计,SiC电力半导体市场规模将从2025年的40.2亿美元增至2034年的186.1亿美元,年均复合增速为17.7%。TrendForce则预计,GaN电力半导体市场将从2023年的2.7亿美元扩大至2030年的43.8亿美元,年均增速达49%。

从晶锭切割到1700℃热处理,良率仍是降本关键

不过,8英寸转型并不只是简单放大晶圆尺寸。由于SiC材料强度高于硅,晶锭薄切和表面化学机械抛光(CMP)的工艺难度更大。在晶圆上堆叠高纯度晶体层的外延生长,也是电力半导体特有的关键工序,且外延层越厚,耐压能力越高。离子注入在常温下难以进行,通常需要在1700℃以上高温热处理后才能完成离子激活。此外,由于大量产品采用背面电极的垂直结构,还需要配套晶圆背面减薄工艺。也就是说,大尺寸晶圆虽然在理论上具备降本空间,但如果上述环节的缺陷率无法得到有效控制,成本优势仍会被抵消。

此外,也有观点认为,韩国目前尚缺乏能够实质拉动SiC电力半导体需求的代表性企业。市场上也缺少类似Infineon和STMicroelectronics那样、覆盖设计到制造全流程的IDM体系。在以代工为主的产业结构下,只有拿到客户订单,产线稼动率才有提升空间。韩国工业通商资源部此次在路线图中提出,将与电动汽车、国防、电网、数据中心等需求企业联动,推进全周期一体化研发,正与这一现实背景有关。

在政策层面,韩国政府已着手提供基础设施支持。韩国工业通商资源部今年4月召开下一代电力半导体论坛,披露了下一代电力半导体产业培育路线图的推进情况。该部门表示,路线图包括覆盖材料、器件、模块到系统验证的全周期一体化大型研发规划,以及以区域据点为中心的基础设施建设方案。

从布局来看,重点落在韩国南部地区。韩国工业通商资源部计划升级釜山电力半导体特色园区内的公共晶圆厂基础设施,并支持将浦项、罗州等地既有公共基础设施取得的验证数据,应用到民营企业量产流程中。Yuanta Securities称,韩国政府计划在2025年至2031年间,向化合物半导体开发投入2601亿韩元。

韩国工业通商资源部先进产业政策官Choi Woo-hyuk表示,在围绕电力半导体的全球供应链重组加速推进的背景下,政府将把化合物半导体列为重点开发课题,并以南部电力半导体创新带为中心,会同相关部门共同构建电力半导体产业培育生态。

在更高层面的产业政策中,韩国政府也已将下一代电力半导体列为“超创新经济项目”的重点任务,并启动大型研发规划。今年6月,副总理兼财政经济部长官Koo Yoon-cheol主持召开紧急经济本部会议暨经济相关部长会议,讨论“超创新经济项目推进情况及后续计划”。会议将电力半导体与小型模块化核电(SMR)、On-sensor AI、人形机器人执行器、二次电池一并列为验证支持对象,政府的方针是自明年起推动相关项目产出成果。

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