วงจรรวม

1. ต้นทุนสูงและผลตอบแทนต่ำ
ความจุของพื้นผิวจำกัดอุปทานของตลาด

    ก่อนการผลิตชิปซิลิคอนคาร์ไบด์ มีสองขั้นตอนแรก: การผลิตวัสดุพิมพ์และการผลิตแผ่นเวเฟอร์ epitaxial ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์จากมุมมองของโครงสร้างต้นทุนการผลิตของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ ต้นทุนของวัสดุพิมพ์นั้นใหญ่ที่สุด โดยคิดเป็น 47%;ประการที่สองคือค่าใช้จ่ายในการขยายคิดเป็น 23%
สารตั้งต้นคือรูปแบบตัวอ่อนของเวเฟอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์สร้างวัตถุดิบผงซิลิกอนคาร์ไบด์โดยการผสมผงซิลิกอนที่มีความบริสุทธิ์สูงและผงคาร์บอน จากนั้นจึงผ่านวิธีการเติบโตของผลึกภายใต้สถานการณ์เฉพาะเพื่อสร้างแท่งซิลิกอนคาร์ไบด์ทรงกระบอกหลังจากการแปรรูป การตัด และได้รับเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีความหนาไม่เกิน 1 มม. เวเฟอร์จะผ่านการเจียร ขัดเงา และทำความสะอาดเพื่อให้ได้ซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ในที่สุด
ในกระบวนการผลิตพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ มีความต้องการสูงมากสำหรับความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบ การควบคุมด้านสิ่งแวดล้อมของการเติบโตของผลึก และการประมวลผลในภายหลังดังนั้น การผลิตซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์จึงมีปัญหา เช่น อัตราการโตช้า ความต้องการสูงสำหรับรูปร่างคริสตัล และการสึกหรอจากการเจียระไนสูงสิ่งนี้นำไปสู่ปัญหาผลผลิตต่ำและผลผลิตต่ำของพื้นผิวโดยตรง
คุณภาพของวัสดุพิมพ์ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของการสร้างแผ่นเวเฟอร์ epitaxial ที่ตามมา และส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์สำเร็จรูปดังนั้น โดยทั่วไปอุตสาหกรรมเชื่อว่าอุตสาหกรรมซิลิกอนคาร์ไบด์ทั้งหมดจะยังคงได้รับแรงหนุนจากกำลังการผลิตของวัสดุซับสเตรตในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
ตามการคาดการณ์ของ Wolfspeed ขนาดตลาดของวัสดุ SiC ในปี 2565 จะอยู่ที่ 700 ล้านดอลลาร์ และขนาดตลาดของอุปกรณ์จะอยู่ที่ 4.3 พันล้านดอลลาร์ในปี 2569 ตลาดวัสดุ SiC จะสูงถึง 1.7 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และตลาดอุปกรณ์จะสูงถึง 8.9 พันล้านดอลลาร์สหรัฐตั้งแต่ปี 2022 ถึง 2026 อัตราการเติบโตต่อปีของขนาดตลาดวัสดุอยู่ที่ 24.84% ซึ่งสูงกว่าอัตราการเติบโตต่อปีของขนาดตลาดอุปกรณ์
จากมุมมองของส่วนแบ่งตลาดวัสดุพิมพ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ทั่วโลก Wolfspeed, Roma และ II-VI รวมกันคิดเป็น 80% ซึ่งหมายความว่าการขยายตัวของทั้งสามบริษัทนี้จะจำกัดการจัดหาวัสดุพิมพ์
ในทางกลับกัน บริษัททั้งสามแห่งนี้ค่อยๆ เพิ่มสัดส่วนของวัสดุของตนเองตัวอย่างเช่น สัดส่วนของ Wolfspeed ในวัสดุของพวกเขาเองจะเพิ่มขึ้นจาก 40% ในปี 2021 เป็น 56% ในปี 2024 ซึ่งจะบีบอัดกำลังการผลิตที่สามารถไหลออกสู่ตลาดได้มากขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า จะมีแรงกดดันมากขึ้นต่อกำลังการผลิตวัสดุพิมพ์ทั่วโลก
อย่างที่เราเห็น Mercedes Benz, Land Rover, Lucid Motors, General Motors, Volkswagen และอื่น ๆ ล้วนเลือกที่จะร่วมมือกับ Wolfspeed ซึ่งบ่งชี้ว่าอุตสาหกรรมซิลิกอนคาร์ไบด์ไม่ได้อยู่ที่ส่วนท้ายของอุปกรณ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงซัพพลายเออร์ระบบปลายน้ำหรือ บริษัทยานยนต์ได้ทำการสำรองกำลังการผลิตไปยังฝั่งอุปทานต้นน้ำ
Gong Xi ชี้ให้เห็นว่าในปัจจุบัน ผลผลิตและคุณภาพของวัสดุพิมพ์ไม่เป็นที่พอใจสำหรับทั้งบริษัทหลักและบริษัทที่ตั้งอยู่ตรงกลางสิ่งนี้จะนำไปสู่วัสดุพิมพ์ที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของ MOSFET ซึ่งส่งผลกระทบต่อตลาด Schottky diode (SBD)หากสามารถปรับปรุงผลผลิตและคุณภาพของวัสดุพิมพ์ส่วนนี้ได้ จะช่วยบรรเทาข้อจำกัดเกี่ยวกับกำลังการผลิตของ MOSFET ซึ่งขึ้นอยู่กับขอบเขตที่ผลผลิตและคุณภาพของวัสดุพิมพ์ในประเทศจะดีขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป

2. การวนซ้ำกระบวนการของพื้นผิวและอุปกรณ์
ตลาดซิลิกอนคาร์ไบด์ยังห่างไกลจากความอิ่มตัว

เช่นเดียวกับ MOSFETs IGBT ที่ทำจากซิลิคอนยังใช้ในระบบขับเคลื่อนหลักของยานยนต์ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่พัฒนาเต็มที่ การวนซ้ำของกระบวนการได้รับการปรับปรุงรอบ ๆ โครงสร้างGong Xi เชื่อว่า ณ จุดนี้ การพัฒนาอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ก็จะเหมือนกันนั่นคือวิวัฒนาการจากระนาบไปจนถึงสถาปัตยกรรมร่องลึกจะนำมาซึ่งพื้นที่การเติบโตในด้านประสิทธิภาพและต้นทุน
นอกจากนี้ การย้ายจากวัสดุพิมพ์ขนาด 6 นิ้วไปเป็นวัสดุพิมพ์ขนาด 8 นิ้วจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญและกลายเป็นแหล่งต้นน้ำWolfspeed ประมาณการว่าราคาของชิปเปล่าขนาด 8 นิ้วตัวเดียวจะอยู่ที่ 37% ของขนาด 6 นิ้วปัจจุบันภายในปี 2567 ซึ่งหมายถึงต้นทุนที่ลดลง 63%ต้นทุนที่ลดลงนี้รวมถึงผลผลิตที่เพิ่มขึ้นและจำนวนฟิล์มเปล่าที่เพิ่มขึ้น
Yole ชี้ให้เห็นในรายงานว่าเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้วถือเป็นขั้นตอนสำคัญในการขยายการผลิตเห็นได้ชัดว่าเป้าหมายคือการเพิ่มการผลิตและได้เปรียบในการแข่งขันรอบต่อไปIDM รายใหญ่กำลังพัฒนาความสามารถในการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้วของตนเองในปี 2022 ซัพพลายเออร์เวเฟอร์บางรายได้เริ่มจัดส่งตัวอย่างในการคาดการณ์ของพาวเวอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์ของ Yole ขนาด 6 นิ้วจะยังคงเป็นแพลตฟอร์มชั้นนำในอีกห้าปีข้างหน้าอย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปี 2565 ผู้เข้าร่วมตลาดจะถือว่า 8 นิ้วแรกเป็นทรัพยากรเชิงกลยุทธ์
"ผลกระทบที่ซ้อนทับกันของการกำหนดค่าอุปกรณ์ Wolfspeed คาดการณ์ว่าหากนำวัสดุพิมพ์ขนาด 8 นิ้ว+ร่องลึกมาใช้ ต้นทุนของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์จะลดลงเหลือ 28% ของโครงสร้างระนาบขนาด 6 นิ้ว+ในปัจจุบันในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ".
ด้วยการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการและขนาดวัสดุพิมพ์ ผลกระทบต่อต้นทุนอุปกรณ์จึงมหาศาลไม่ว่าจะเป็นในแง่ของการกำหนดค่าหรือการผลิตพื้นผิวขนาด 8 นิ้ว จะมีผลกระทบต่อรูปแบบตลาดที่มีอยู่ในอนาคตกระบวนการทำซ้ำนี้เป็นโอกาสสำหรับองค์กรในประเทศ

3. เชี่ยวชาญปลายวัสดุต้นน้ำ
ประเด็นสำคัญสำหรับการทดแทนในประเทศ

แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าของยานยนต์กำลังพัฒนาจาก 400V-600V-800V แต่ในความเป็นจริง ความเร็วในการวิวัฒนาการนั้นเร็วกว่าปลายวัสดุซิลิกอนคาร์ไบด์ต้นทาง ซึ่งหมายความว่าระยะเวลาหน้าต่างของต้นน้ำและปลายน้ำไม่ตรงกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับซิลิคอนคาร์ไบด์ในประเทศ อุตสาหกรรม.
สิ่งนี้จะนำไปสู่ช่องว่างระหว่างอุปสงค์และอุปทานที่มากขึ้นใครเติมได้บ้างและอย่างไร?นี่คือคำถามที่เราต้องคิด
Gong Xi กล่าวว่าสถาบันการลงทุนหลายแห่งใช้ปริมาณการจัดส่งอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์หรือการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าเป็นมุมมองการสังเกตการณ์แบบคงที่เพื่อตัดสินอุตสาหกรรม แต่อุตสาหกรรมซิลิกอนคาร์ไบด์ยังคงต้องใช้มุมมองแบบไดนามิกเพื่อดู ขนาดของตลาดอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
ห่วงโซ่อุตสาหกรรมซิลิกอนคาร์ไบด์ทั้งหมดแบ่งออกเป็นส่วนต่างๆห่วงโซ่อุตสาหกรรมต้นน้ำประกอบด้วยวัตถุดิบ วัสดุพื้นผิว และวัสดุ epitaxialอุตสาหกรรมขั้นกลางประกอบด้วยการออกแบบโครงสร้างชิป การผลิตชิป อุปกรณ์ และโมดูลขอบเขตการใช้งานขั้นปลาย ได้แก่ โซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์ เซมิคอนดักเตอร์ ยานยนต์ การขนส่งทางรถไฟ สถานีฐาน 5G วัสดุก่อสร้าง และอุตสาหกรรมเหล็กกล้า
เค้าโครงของแต่ละองค์กรในแต่ละลิงก์จะแตกต่างกันไป ตั้งแต่ IDM ไปจนถึงวัสดุพื้นผิวหรือวัสดุ epitaxial ไปจนถึงเวเฟอร์และอุปกรณ์ epitaxialผู้เชี่ยวชาญของ Core Think Tank ประมาณการว่า หากใช้วิธี epitaxial+device กำไรขั้นต้นจะอยู่ที่ประมาณ 60% และถ้าธุรกิจชิป epitaxial ถูกลบออก กำไรขั้นต้นจะอยู่ที่ประมาณ 37%กำไรขั้นต้นของหลังนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับของผู้ผลิตอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอน
สิ่งนี้บ่งชี้ว่าหากคุณไม่เชี่ยวชาญด้านวัสดุต้นทางและผลิตเฉพาะอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ จากมุมมองของกำไรขั้นต้น จะไม่มีกำไรเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอน
นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงขนาดวัสดุพิมพ์และการกำหนดค่าอุปกรณ์ที่กล่าวถึงข้างต้นแล้ว ตลาดในประเทศจะเผชิญกับแรงกดดันด้านต้นทุนอย่างมากในปีต่อๆ ไปดังนั้นกุญแจสำคัญในการไขว่คว้าโอกาสของอุตสาหกรรมแห่งอนาคตคือการพัฒนาอุตสาหกรรมวัสดุต้นน้ำ
จะใช้เวลา 2-3 ปีในการแปลงขนาดของวัสดุพิมพ์ซิลิกอนคาร์ไบด์เป็น 8 นิ้วในระยะสั้น ประสิทธิภาพด้านต้นทุนของอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ใช้ซับสเตรตขนาด 6 นิ้วยังคงสูงอยู่อย่างไรก็ตาม ในระยะกลางถึงระยะยาว ผู้ผลิต MOSFET ซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาดใหญ่ในปัจจุบันจะเผชิญกับความท้าทายและแรงกดดันในอนาคต
Yole กล่าวว่า แนวโน้มหลัก 2 ประการกำลังส่งผลกระทบต่อห่วงโซ่อุปทานของซิลิกอนคาร์ไบด์ ได้แก่ การรวมการผลิตแผ่นเวเฟอร์และบรรจุภัณฑ์แบบโมดูลในแนวดิ่งเพื่อสร้างรายได้เพิ่มขึ้นในปีต่อๆ ไปในบริบทนี้ บริษัทด้านระบบเทอร์มินัล (เช่น OEM ยานยนต์) กำลังนำซิลิกอนคาร์ไบด์มาใช้อย่างรวดเร็วและยืดหยุ่นมากขึ้นเพื่อจัดการการจัดหาซัพพลายเออร์เวเฟอร์หลายรายในตลาด