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作者：畅秋
近期，业内完成了一起并购案，美国功率器件大厂Wolfspeed以1.25亿美元的价格，将其射频业务（Wolfspeed RF）出售给了美国另一家模拟和混合信号芯片厂商MACOM Technology。
在出售的射频业务中，还包括GaN-on-SiC（以SiC为衬底的GaN芯片技术）产品组合及其专利，主要用于制造射频芯片），这部分业务的主要应用领域是航空航天、国防、工业和电信。
对于这起并购案，Wolfspeed总裁兼首席执行官Gregg Lowe表示：“鉴于在汽车，工业和可再生能源市场看到的显著增长，我们相信现在是进一步专注于扩展功率器件和材料业务以满足这一市场需求的正确时机，”可见，长期以来一直押注功率半导体的Wolfspeed，这次又进一步，干脆将射频业务卖掉了，把全部精力都集中在了功率器件方面。
相对于Wolfspeed，MACOM更加关注射频业务，近些年，该公司一直在发展新兴射频技术，特别是基于GaN的射频芯片，它在手机基站应用中如鱼得水，替代传统LDMOS芯片的势头很猛，具有很好的发展前景。因此，此次收购到Wolfspeed RF业务，对MACOM的GaN技术和产品水平提升有很大帮助。
可以看到，Wolfspeed和MACOM在两条不同的发展路径上行走，且集中度在不断提高。
01、SiC和GaN的应用路径
作为第三代半导体材料工艺的代表，SiC和GaN一直备受关注，且有很多行业知名半导体企业投入大量资金和人力在它们上面，以期在未来竞争中占据有利位置。
无论是SiC，还是GaN，都可以在功率半导体领域发挥独特作用，这是由它们自身的材料特性（禁带宽度、击穿电压、耐高温等性能）决定的。不过，从目前的发展情况来看，这两种材料在实际应用中还是存在明显差异，SiC在功率半导体，特别是高压（800V以上）应用领域发展迅猛，电动汽车是典型代表，由于市场空间广阔，SiC几乎成为先进功率器件的代名词。而GaN则更倾向于在射频应用领域拓展，它在功率器件方面的拓展步伐不如SiC，目前来看，更多的是在中小功率应用方面，典型代表是手机充电器。
SiC的应用介绍起来相对简单，因为它只用在高压功率半导体领域。
2017年，特斯拉在Model 3的逆变器中采用了SiC MOSFET，目前，多家电动汽车制造商在推出的多种车型中都使用了SiC。SiC器件主要由英飞凌、安森美、罗姆和Wolfspeed提供。
在电力电网应用方面，由于电压极高，SiC器件非常适合用于额定电压为3 kV及以上设备的超高压功率转换，可实现稳定电网、将交流电转换为直流电并在传输级电压下再次转换回交流电等。
GaN的应用相对复杂一些，因为它既可以用于功率器件，也可用于射频器件。
在射频应用方面，5G基站是GaN的主战场，它的速度和高功率密度明显优于以硅材料为基础的LDMOS器件，目前，虽然LDMOS的性能较低，但凭借成本优势，依然占有相当大的市场份额，不过它更多应用在4G和3G网络当中，而GaN在4 GHz以上频率应用中是没有真正竞争对手的，未来，随着5G网络的普及和器件成本的下降，GaN在射频应用领域还有很大拓展空间。
另外，在雷达应用领域，GaN也有很好的应用前景。目前，美国军方正在部署许多使用GaN器件的地面雷达系统，包括诺斯鲁普-格鲁曼公司为美国海军陆战队建造的地面/空中任务导向雷达和有源电子扫描阵列雷达，雷神公司的SPY6雷达已交付给美国海军，并于2022年 12月首次在海上进行测试，该系统极大地扩展了舰载雷达的范围和灵敏度。
GaN在功率半导体领域也有应用，不过不如SiC市场规模那么大，且GaN主要集中在中低功率应用领域。
从2019年开始，GaN Systems、Innoscience、Navitas、Power Integrations和Transphorm等公司开始推出基于GaN的消费类电子产品充电器，高开关速度（300 kHz，效率高于92%），相对低的成本，以及低功率（25W- 500 W）工作特性使GaN非常适合这方面的应用。
微型逆变器或传统逆变器系统对数据中心至关重要，与电池相结合，它们可以组成不间断电源，此外，所有数据中心都使用功率因数校正电路，该电路调整电源的交流波形以提高效率。在这方面，GaN可以提供低损耗和经济的解决方案，未来有替代硅器件的发展趋势，不过，就目前情况来看，GaN在数据中心和云计算领域的应用规模还较小，大部分市场份额依然被硅器件占据着。
02、市场竞争加剧
以上介绍了SiC和GaN的应用特点，以及主要应用领域。随着应用的拓展和技术的不断成熟，相应的市场空间越来越大，各大厂商的市场争夺战也越来越激烈，特别是在SiC领域，由于可见的蛋糕更大，厂商之间的竞争不断升级，此次，Wolfspeed将其射频业务出售给MACOM，集中精力发展功率半导体业务（当然，除了SiC，Wolfspeed也在发展GaN功率半导体应用）。
纵观Wolfspeed近些年的发展历程，可以清晰地看出该公司不断集中精力和资源发展功率半导体业务的决心。Wolfspeed公司原名为Cree，2016年7月，英飞凌同意以8.5亿美元收购Cree旗下的Wolfspeed业务部门（主营RF和电力电子业务），然而，由于两家公司无法解决监管机构提出的国家安全问题，该交易于2017年2月被取消；2018年3月，Cree反过来以3.45亿欧元收购了英飞凌的射频业务；2019年5月，Cree将其照明产品部门出售给了Ideal Industries Inc；2019年9月，Cree宣布投资10亿美元在纽约Marcy的半导体制造工厂建设世界上最大的SiC晶圆厂；2020年10月，Cree将其LED业务以3亿美元的价格出售给了SMART Global Holdings；2021年10月，Cree更名为Wolfspeed，充分表达出押注功率半导体，特别是SiC市场的决心。
近两年，以Wolfspeed为代表，全球各大知名半导体厂商在争夺全球SiC霸主方面的动作越来越大，也越来越频繁。
近期，瑞萨电子证实，该公司已向Wolfspeed支付了SiC功率器件订单的第一笔钱10亿美元，明年将再支付其余款项。英飞凌和Wolfspeed一直在争夺全球SiC老大的位置，今年5月，Wolfspeed在纽约州莫霍克（Mohawk）谷的全自动8英寸SiC晶圆厂出货了第一批产品。2022年9月，Wolfspeed宣布在北卡罗来纳州查塔姆县靠近其达勒姆（Durham）总部的地方投资约13亿美元，建造一座大型SiC晶圆厂，工厂临近该公司已建成的达勒姆SiC衬底工厂，而新工厂的建成也将使它们的SiC产能增加10倍，主要生产8英寸SiC衬底，供货给纽约莫霍克谷工厂。
03、对此，英飞凌也不甘示弱
未来5年，英飞凌将在其马来西亚三号厂区的第二阶段建设期间，向Kulim晶圆厂投资50亿欧元，该公司表示，这超出了2022年2月宣布的原始投资，并将创建世界上最大的8英寸SiC晶圆厂。据悉，计划中的扩张得到了客户的支持，包括来自汽车和工业应用约50亿欧元的新设计订单，以及包括法国施耐德电气在内的客户约10亿欧元的预付款。
在半导体市场低迷的当下，客户为SiC晶圆厂支付的预付款显著增加了芯片制造商的现金流，这有助于功率半导体业务抵御市场其它版块周期性变化带来的负面影响，并及时提高产能，以适应电动汽车和可再生能源的应用需求，以及太阳能发电系统、风力涡轮机和电池储能系统所需的逆变器市场的快速增长。
英飞凌的投资将使该公司2030年的SiC年营收潜力达到70亿欧元，同时计划将Villach和Kulim的8英寸传统硅晶圆厂转换为SiC产线。采取这些措施的目标是在未来10年内实现占全球30%市场份额的目标。英飞凌表示，该公司2025财年的SiC营收将超过10亿欧元。
英飞凌拥有6个汽车OEM客户，其中3家来自中国大陆，包括福特、上汽和奇瑞，另外，还有SolarEdge，以及3家领先的中国光伏和储能系统公司。
安森美半导体也是SiC器件大厂，该公司已经为汽车和可再生能源应用的设备签订了超过20亿美元的长期供货协议。
除了以上这几家公司，2023上半年，意法半导体、三菱电机、罗姆、Soitec等都在扩产，意法半导体在1月宣布斥资40亿美元用于扩产12英寸晶圆和增加SiC制造能力，又在6月与三安光电合资成立了8英寸SiC器件制造合资企业，建设总额预计达到32亿美元。
中国本土厂商也在扩建SiC晶圆产能，例如，中车时代电气将投资111.19亿元建设中低压功率器件产业化项目；长飞先进计划建设第三代半导体功率器件生产项目，包括外延片、晶圆制造、封测等产线，建设完成后将形成6英寸SiC晶圆及外延片36万片/年的产能；比亚迪计划斥资2亿元，在深圳建设SiC外延片中试线项目，扩建后将新增SiC外延片产能6000片/年，总产能达18000片/年。
以上主要介绍了各大厂商在SiC方面的竞争，下面看一下GaN。
与SiC类似，GaN产业链也由衬底、外延片、器件设计、制造组成。随着GaN市场规模的扩大，衬底需求也随之增长，在整个产业链上，衬底所占比重较大，价值最重，制造工艺难度和门槛最高。就成本而言，衬底占整个产品制造的50%左右，因此，晶圆尺寸越大，成本效益越好，目前，SiC衬底以6英寸为主，8英寸晶圆有一些出货量，但由于制造难题较大，出货量还比较小。与SiC相比，GaN的衬底尺寸就更小了，目前以4英寸和6英寸为主，8英寸的还难以商业化。
按衬底类型划分，GaN主要有4种，分别是GaN-on-SiC，GaN-on-Si，GaN-on-Sapphire，GaN-on-GaN，其中，GaN-on-SiC和GaN-on-Si器件已商用，但前者较贵，后者相对便宜，MACOM原本就是以GaN-on-Si为主攻方向，此次，收购Wolfspeed射频业务后，得到了GaN-on-SiC相关技术和专利，有望在这方面有所拓展。GaN-on-GaN各项性能指标都很高，但衬底价格过于昂贵，目前很难商用。
基于GaN-on-SiC衬底的外延片主要用于制造射频器件，GaN-on-Si外延片主要用于制造功率器件，GaN-on-Sapphire和GaN-on-GaN外延片主要用于制造光电器件，这种光电器件在Mini LED、Micro LED、传统LED照明领域应用优势突出。
在商业拓展方面，今年3月，英飞凌以8.3亿美元收购了GaN Systems，这是近年来GaN市场最为引人关注的并购案。
综上，对于全球两大专注于功率器件的半导体厂商（Wolfspeed和英飞凌）而言，它们的发展策略殊途同归，无论是SiC，还是GaN，都要抓住，全方位拓展未来的功率半导体市场。
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