这家硅片大厂，有望挑战Wolfspeed？
2021-12-31
14:01:10
来源: 半导体行业观察
来源：内容来自数位时代，谢谢。
硅晶圆大厂环球晶圆（以下简称环球晶）董事长徐秀兰素有「硅晶圆女王」、「并购女王」的封号，公司创立20年来，她一路透过并购策略壮大版图，横跨欧、美、亚洲9国，拥有17座工厂。
2021年，环球晶更宣布将豪掷1,350亿元（约43亿5,000万欧元）并购德国硅晶圆厂世创（Siltronic，截稿时间为止，中国大陆与德国仍审理中），完成并购后将跃升为世界第2大硅晶圆制造商。
在第3类半导体战场上，女王同样勇往直前。环球晶内部早在2012年就开始投资，在市场还相对冷门时，就朝「完整晶圆解决方案供应商」的目标前进，看准客户有需求、市场有机会，早早就跨足氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）材料研发。
「好在从硅赚的钱，可以拿来给碳化硅来花，如果（环球晶）是纯化合物半导体厂，就会一直亏，可能得要借钱付薪水。」建立在硅晶圆的优势上，环球晶目前已握有近300个第3类半导体专利，成为台湾最大碳化硅基板供应商。「我们烧得很痛，烧超多的。」
环球晶在产能规画上，6吋碳化硅基板月产能预估2022年上看5,000片，6吋硅基氮化镓（GaN-on-Si）月产能达2,000片，难度最高的4吋碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）已小量量产。
由于从电动车、5G通讯到再生能源，都需要用到第3类半导体，徐秀兰说，「很多应用都是8年前难以想像的，需求带动（第3类半导体）技术往前走。」
客户的需求强劲，带动碳化硅基板体积大型化的趋势，比预期的时间提早，也促使环球晶加速研发进度。徐秀兰表示，过去认为6吋碳化硅可以维持主流规格5～6年，但「现在是客户催着你换8吋。」
在业界4吋、6吋到8吋设备都还不成熟的情况下，原本环球晶内部研判，碳化硅8吋厂订于2025年量产，现在这个时间会拉前到2023年，目前碳化硅8吋厂还在研发中。目前环球晶有数十位硕博士从事化合物半导体的研发，第3类半导体工厂位于竹南，现在只有1座，2022年时会有第2座厂。
以全球第2大硅晶圆厂的规模，布局第3类半导体，是助力还是阻力？徐秀兰直言挑战不小，因为硅与碳化硅相比是截然不同的材料，后者的材质硬脆，切割、研磨难度较高。虽然制程可以类比，资深工程师较容易懂，但是由于设备、制程的参数条件不同，即使外购一批长晶炉设备，也不能保证制程良率一定会好。
她比喻，「就等于买了一个高级电锅，不代表你就能当厨师（可以煮出好菜）！」在碳化硅基板的长晶过程，长晶炉需要高温摄氏约2000度（硅则是1400度），要精准升降长晶炉的温度，一切还得靠经验累积。
不过，相对于零硅背景的人来说，「有硅背景还是有很大的优势！」现在环球晶的第3类半导体人才，都是由具备15年以上经验的硅工程师培训而来。尽管如此，徐秀兰仍然强调，碳化硅或氮化镓的研发都还是太难。
环球晶内部有「G」与「C」两个阵营，一边是氮化镓（GaN），另一边是碳化硅（SiC），两组人马持续竞赛中，随时跟进第3类半导体技术的发展，以满足客户不同的需求。
对于业界认为碳化硅比氮化镓更适合电动车应用，徐秀兰指出，虽市场普遍认为氮化镓适合的电压环境不如碳化硅高，但是做氮化镓的一方也持续在进步，未来还很难说。
在Wolfspeed（原名科锐Cree）、意法半导体（ST）、英飞凌（Infineon）在内的IDM（垂直整合制造商）居主导地位的第3类半导体市场里，环球晶所属的母集团中美晶，正透过转投资，串起第3类半导体产业链。
根据中美晶2020年年报，中美晶持股环球晶51.17％、投资宏捷科22.53％股份、持股朋程21.31％，由环球晶负责材料（基板与磊晶），朋程为IC设计、宏捷科主攻晶圆代工，建立一个「虚拟IDM」工厂。
身兼中美晶董事长的徐秀兰强调，集团内各公司都是独立运作，环球晶还是会专心、中立地销售晶圆给客户。只不过，透过中美晶投资关系，朋程或宏捷科在缺晶圆时不怕买不到原料；在市场供给过剩时，环球晶也知道这些成员会优先向环球晶买。
此外，集团各公司在签保密协议下，资讯交流较快，可以互相学习、一起进步，不用单打独斗。「做第3类半导体，非常需要客户的回馈，不怕你NG，就怕你不告诉我问题在哪里！」徐秀兰解释，以往客户在产品失败时，常会以机密为由，不告知错在哪里，这使得环球晶进步缓慢。
但是当环球晶开发的碳化硅基板供应给宏捷科制造产品时，就能进一步获得对方回馈材料使用状况，「我们很愿意送样给客人，甚至是量身定做——只要客人愿意给我们回馈。」
徐秀兰举例，有些客户的氮化镓需要翘曲（warpage；类似洋芋片有弧形，非全平面晶圆），环球晶便可以在制程上控制弯度，做出3种版本给客户挑，如果客户不肯回馈制程状况，就难以做出客户要的曲度。
反过来说，由于环球晶了解氮化镓、碳化硅的特性，也成为IC设计厂请益的对象，可依照晶片设计需求，建议较适合的材料来开发，降低客户失败率。
「我常比喻，我们就是卖面粉的人，客户是做蛋糕的人，客户可以拿我们的材料做记忆体、CMOS（互补式金属氧化物半导体）等。」徐秀兰说，外人看晶圆都是薄薄一片，但其实光8吋晶圆就有数千种规格，选错材质，开发的产品也会受影响。
由此可知，IDM一手整合上下游，一站做完可以立刻修改下一站，在研发上也更具优势。台湾虽没有大型IDM厂，只要靠集团化作战，一方面能独立运营，另一方面也能补足资讯情报的不足。
在硅晶圆的供货量上，环球晶已拼上世界亚军，在碳化硅基板供货量上，也正在放量，碳化硅业务可望在2022年成长100％，未来5年保持每年维持50～100％的成长率；氮化镓则是每年成长50～60％。
从营收比率来看，虽然硅营收目前仍高达90％，但是碳化硅和氮化镓的营收，未来5年有机会占到6～7％。而为了确保料源稳定，环球晶更早于2019年即与美国碳化硅晶球厂GTAT（GT Advanced Technologies）签下采购长约。
展望5～10年后，第3类半导体有没有可能走向跟硅半导体产业一样的专业分工？「我觉得有可能，不过因为化合物半导体发展还在很早期，未来的生态系与商业模式发展还会改变。」徐秀兰说。
只是，相较于国外IDM厂多是品牌导向，一手包办IC设计、制造、封装、测试到销售，台湾业者不擅长卖品牌，IDM养成还在努力中。从环球晶的业绩结构来看，营收中超过80％是国外客户，台湾仅占10％出头。
「不管国际强或台湾强（都好），当然乐意台湾强。」徐秀兰说，未来只要产业成熟，就会有独立高频元件设计公司及独立晶圆代工厂，朝硅半导体分工模式跨入，这是台湾的机会点。
布局第3类半导体10年来，徐秀兰尚未在这个领域施展其并购长才，主要是因为从碳化硅的开发历程来看，还得烧钱，需要更谨慎一点，不过她也说，「一直有注意看，但要有合适的团队、技术、价钱，我们也很Open（心态开放）。」
面对第3类半导体市场里流传的「得基板者得天下」说法，基板龙头Wolfspeed早有寡占优势，环球晶该怎么拼？对这点，徐秀兰很有信心地表示，「Wolfspeed非常优秀，相比下环球晶还没上小学，还在努力中，但我们进步得很快！」
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