英飞凌碳化硅：目标、中国衬底和十八般兵器（一）

前言

结合英飞凌GIP（绿色工业能源）事业群总经理Peter Wawer博士和碳化硅负责人Peter Friedrichs博士在本月PCIM上的发言，笔者梳理这家公司在碳化硅产品、技术和供应链上的布局。

目标与前景

根据近期的一份研报，2022年在全球碳化硅器件市场上英飞凌的市占率超过20%，与上一年持平，较2020年增加了600个基点，居于第二位。

虽然这个份额已超过碳化硅CR5的平均水平，但是英飞凌的长期目标剑指30%。管理层对其碳化硅的综合实力有充分的信心，认为营收可以超过30%的市场的年增速，达到甚至超过相关事业群GIP和ATV过去两年50%的增长水平。
英飞凌的依据之一来自其在IGBT市场上的历史表现。根据调研机构数据，英飞凌在这个市场上的份额也是接近30%，位居第一。
为了维持在功率半导体领域的老大地位，英飞凌的策略是在硅基功率半导体方面保持与市场平均增速相当，同时把研发资源和资本投入倾注于碳化硅领域，追逐并赶超排名在前的意法半导体，拉开与Wolfspeed、罗姆和安森美等后来者的差距。

2022年全球碳化硅市场市占率排名（来源：Michael Liu）

英飞凌如此笃定的原因来自如下几个方面：
首先，英飞凌的碳化硅产品供不应求。Wawer博士表示2023年的产能已经全部卖出，2024年的也是基本售完。

公司的CoolSiC系列不仅在电动汽车和新能源领域收获许多订单，还随着工业电机的re-inverterization（即以往不用逆变器的系统，现在因为性能和法规的要求改用碳化硅逆变器驱动），占据增量和存量市场。此外，部分产品也进入了新兴领域，例如机器人伺服电机、热泵和空心电机（Aircore EC Motors）。
这些应用为ATV汽车应用事业群和GIP工业应用事业群带来了源源不断的碳化硅订单，因此在衬底来源和自建晶圆厂方面英飞凌都有相应举措来扩大产能、满足需求。
其次，英飞凌的CoolSiC碳化硅产品采用沟槽栅技术，较大部分竞争对手所用的平面栅技术领先1-2代，可以用较小的芯片面积实现相同的性能，因此在成本挖潜和产能方面带来一定的优势。

英飞凌碳化硅战略的四根支柱（来源：01芯闻，英飞凌）

再次，在IGBT时代就引领技术发展方向的模块封装在碳化硅产品上得到延续。HybridPACK系列模块和其他高压封装已经事实上成为行业标准。按照“一流企业做标准、二流企业做品牌、三流企业做产品”的说法，英飞凌三者兼具。
最后，丰富的应用知识使得英飞凌能够针对产品的实际应用案例有针对性地设计测试方案，直至有目的地定制产品。

产能产能还是产能

相较于意法半导体和安森美在去年就已喊出碳化硅营收2023年过10亿美元，英飞凌却始终受限于产能而非需求，还在不得不争取2025年能够实现此营收阈值。
痛定思痛，2022年英飞凌开始了公司历史上最激进的投资计划。除了在德国德累斯顿投入50亿欧元建设欧洲最大的晶圆厂、提高混合信号产品产能外，还针对第三代半导体进行分别在奥地利Villach和马来西亚Kulim进行超过20亿欧元的投资。
根据规划，目前进行中的奥地利Villach的产能爬坡在2025年完成后，英飞凌的碳化硅产值可以达到10亿欧元。百尺竿头更进一步，在建的马来西亚Kulim三代半工厂在2024年底投产后，产值可以在随后的2年时间再增加20亿欧元。这意味着与2022年相比，英飞凌的碳化硅营收潜力5年内将增加10倍。

英飞凌的碳化硅产能规划（来源：Infineon）

从另一个角度来看，英飞凌在碳化硅市场的市占率长期目标为30%，这意味着管理层对5年后碳化硅器件市场的TAM预估为100亿欧元。如果碳化硅器件CR5（意法、英飞凌、Wolfspeed、罗姆和安森美）还如过去一样占据超过85%的总份额，那留给中国国产碳化硅芯片的市场只有10亿美元左右了，任重道远。
为产能带来贡献的还有冷裂（cold split）技术。英飞凌没有自产衬底，所以从外购的碳化硅晶锭中能够切割出多少片衬底，亦成为其碳化硅产能和成本的决定因素之一。
Friedrichs博士透露冷裂技术已经进入生产验证阶段，随后将部署到马来西亚Kulim三代半晶圆厂。与传统线切割工艺相比，冷裂减少了这个过程中30%的损耗，将衬底成本降低了35%。英飞凌将把这项技术授权给它的衬底供应商实现双赢。

衬底供应多元化

哪些衬底厂商将受益于此晶锭切割技术呢？
在笔者之前的文章《昭和男儿进击碳化硅，中国厂商仍有机会？》中提到，英飞凌认证昭和电工成为其第三家碳化硅衬底供应商的同时，还在验证几家中国厂商的产品，后者仍有机会进入这家德国半导体大厂的供应链。
在这个月的季报电话会议以及德国纽伦堡PCIM Europe上（电力电子系统及元器件展览会）上，结果得到英飞凌官宣——两家中国企业，天科合达（Tanke Blue）和天岳先进（SiCC），成为公司当前的第四家和第五家衬底供应商。

英飞凌的碳化硅衬底供应商。因被对手安森美收购，GTAT已淡出供应链（来源：01芯闻）

这两家企业的加入，使得英飞凌的碳化硅原料供应在地理分布上更加多元，除了美国Wolfspeed和Coherent（II-VI贰陆/高意）作为主力，还有来自日本Resonac（昭和电工）和中国的供应。笔者预测这两家中国衬底2023年底至2024年初在公司晶圆厂内实现稳定生产后，能够占据英飞凌1/5 – 1/3的份额。
据悉，英飞凌还在验证一家日韩企业的衬底产品，有望在一年内为其供应链再加一层保险。
同时，英飞凌表示不会区别对待不同来源的衬底，而是将其黑箱化，大部分的英飞凌碳化硅器件和模块客户可能很难穿透其供应链了解衬底的具体来源，避免来自中国的衬底只供给中国客户这类情况出现。这么做的理由笔者总结有三：

一是新供应商的报价有明显优势，较美资供应商价格低25%-35%。
自今年初以来，英飞凌把财务模型中的运营利润率目标显著提高。因此，如果在产品中区分衬底来源，对产品开发、存货控制直至毛利润率管理都会增加复杂度，不如化繁为简。

英飞凌的衬底供应商之间报价有显著区别（来源：01芯闻，Infineon）

其次，新供应商的衬底降价不降质。根据英飞凌所展示的衬底缺陷对比图，平价供应商的衬底质量与高价衬底相比并无明显降低，因此性价比更高。当然，还需要持续观察终端客户侧的实际应用情况，确保质量的长期稳定。
第三，英飞凌与新晋供应商相比处于较强势的地位，且在国际碳化硅器件市场上尚无直接竞争。因此，英飞凌可以更放心大胆地撬动自身产业影响力，获得议价权和产能排期等优势。
不得不说英飞凌的碳化硅部门在供应链的选择上还是相当有决断力。同公司的另一条产品线虽然在中国的营收规模也不小，但是为了迎合少数几家美国客户，即使中国供应链具有相当优势，也被几乎完全排除在外。例如某家珠三角封装外包商的设计、制造和报价综合能力优于东南亚和欧洲竞争对手，当时双方合作总开花不结果。
不过Wawer博士在衬底方面也留有两个伏笔：首先在特定情况下，客户可以选择衬底来源或者排除某些衬底来源，猜测只有某些大客户才能获此优待。第二，英飞凌对当前碳化硅商业模式表示满意，但是对之后是否如竞争对手那样，全产业链整合包括自产衬底，持开放态度。
最后，Friedrichs博士表示公司已从2家供应商处获得了8寸衬底，预计会花费2年时间来验证。来自8寸碳化硅晶圆的首批营收可能将在2025年后录入。

（未完待续）