為Cree SiC“打工”的汽車企業生動地詮釋了,軟體定義汽車。
從今年1月與意法半導體簽署SiC長期晶圓供貨協議後,Cree彷彿被打開了任督二脈,在車用SiC晶圓及元器件界合縱連橫,一年裡簽下七份供貨大單。2022年8.5億美元的收入目標對於這個時代下的Wolfspeed來說輕而易舉。
Cree的轉型
以2018年為界,Cree展現出向功率半導體公司轉型的決心。它的重心從全力推動LED照明變革轉變為推進高效率電傳動的開發。
觀察2018年前的Cree,它的產品和合作大多圍繞著LED晶片及LED照明展開。
2017年之前,照明產品是Cree最大的收入來源,其次是LED晶片、器件產品,最後才是Wolfspeed。前Cree人曾如此描述照明業務和LED產品的重要性,“當時的CEO Chuck Swaboda在每個季度的員工大會上都是先大篇幅回顧LED器件業務的performance,然後稍微介紹一下Cree Lighting的狀況,最後臨到快結束了才順嘴提一下功率和射頻器件的performance。”
這是LED照明的高光時刻。它的“起”和“興”建立在,LED業務的屬性從半導體產業變成照明產業。
Cree Lighting的“落”源自LED照明市場的成熟。成熟的市場意味著價格戰的愈演愈烈,日子變得難過。退出照明市場或者向半導體和汽車照明業務轉型,成為一些企業的選擇。如歐司朗在2017年和2019年分別出售通用照明業務Ledvance和Siteco,而在今年先後收購英國汽車照明、電子和配件企業Ring Automotive和德國公司Beaconinside。另外,飛利浦在今年出售掉剩餘的Signify 10.7%的股份,退出LED照明市場。
從3月份Cree賣掉照明業務的舉動,可以看到新任CEO推動Cree轉型的決心。Cree出售Cree Lighting後,將資源向SiC功率和射頻器件業務傾斜。
2019合作不斷
Wolfspeed目前應該是Cree潛力最大的部門。雖然誕生於1991年的它生不逢時,沉寂了很久一段時間,但坐擁SiC功率器件及GaN射頻器件,終迎來正確的時代。
自2018年2月與英飛凌簽署150mm SiC晶圓片的長期供應協議,Cree開始走入快車道。2019年則見證了它的火力。
1月9日,Cree與意法半導體簽訂合作,向後者供應價值2.5億美元的先進150mm碳化矽(SiC)裸片和外延片。
5月14日,Cree成為福斯汽車集團就FAST(Future Automotive Supply Tracks, 未來汽車供應鏈)專案SiC碳化矽獨家合作伙伴。雙方將構建一級(Tier1)緊密合作,通過功率模組供應,Cree為未來的福斯汽車集團汽車提供SiC碳化矽基解決方案。
8月7日,Cree宣佈將向安森美半導體供應價值8500萬美元的先進150mm碳化矽(SiC)裸片和外延片,用於EV電動汽車和工業應用等高速增長的市場。
9月9日,Cree與德爾福科技開展汽車碳化矽(SiC)器件合作。Cree SiC Mosfet最初將用於德爾福科技為某一全球頂級汽車製造商設計的800V電控逆變器,計劃量產時間為2022年。
11月5日,Cree與採埃孚達成合作。通過此次戰略合作,採埃孚預計將在2022年之前在市場上正式推出SiC電動化動力系統。
11月18日,Cree與ABB電網事業部協議共同擴充套件SiC在快速增長大功率半導體市場的採用。ABB將採用CreeWolfspeed SiC基半導體,加快進入正在快速擴大的電動汽車市場。
11月19日,Cree與意法半導體擴大並延伸現有多年長期碳化矽(SiC)晶圓供應協議至5億多美元。
在這些合作支援下,Wolfspeed似乎不難完成2022年收入翻兩番至8.5億美元的目標。2019財年(Cree財年為2018年6月1日至2019年6月30日)它實現營收5.38 億美元,同比上漲63.5%。它的收入佔比從2017財年的29%迅速上升到2019財年的50%。
車用SiC的市場空間
長期以來,第一代半導體材料,矽,是MOSFET和IGBT選擇的半導體材料。而第三代半導體材料,碳化矽SiC則被視為一項重要的革新。
與Si相比,SiC的優勢是,耐高壓,可以減小器件的厚度;更高的導熱率,支援更高的電流密度;整體能量損失較少,提高效率。這些優勢使SiC可以彌補Si的不足,功率半導體器件在汽車上得到更廣泛的應用。
在汽車中,用到功率器件的地方很多,尤其是新能源汽車。低壓部件依然多采用MOSFET。但電機控制器、DC-DC變換、充電/逆變、電空調驅動等高壓部件一般使用的是IGBT功率模組,且有轉向使用SiC基Mosfet的趨勢。而且OBC、DC/DC已在轉向使用SiC基功率器件。
Cree,自成立之初就確定了SiC的發展方向。SiC單晶技術是它的核心產品,基於此它佈局SiC襯底、外延、LED晶片、功率器件、射頻器件。
但Cree將資源傾注在SiC功率器件上僅是這兩年的事情。2016年,Cree曾一度決定將Wolfspeed出售給英飛凌,出售的內容還包括相關的功率和射頻功率器件碳化矽晶圓襯底業務,全現金交易的收購價格為8.5億美元。但這場交易被美國政府以國家安全的理由阻止。
今時今日,或許Cree會很慶幸沒有將Wolfspeed出售。電動汽車的快速普及,IGBT、SiC Mosfet晶片的需求呈現出日益增加的趨勢。無論是續航、快充,功率器件都在其中發揮著重要作用。
今年10月份,博世表示將在2020年投產SiC晶片,並將用於旗下電驅動系統中。他們認為,碳化矽微晶片能夠讓熱損耗減少50%左右。這將直接提高功率電子器件的能效,以及為電機提供更多動力,從而提升電池的續航里程。單次充電就能夠讓駕駛員的電動車續航里程提高6%。
今年與Cree定下合作關係的德爾福和採埃孚均表示要在下個十年初期推出基於SiC晶片的逆變器。
不僅如此,快充市場需要更高輸出、更高效率的車載充電器。如特斯拉Model 3、保時捷Taycan出於快充的考慮,都配置了SiC Mosfet。
多種跡象表明,儘管SiC現在規模有限,但無論是半導體企業、電機供應商、整車廠都在著手儲備SiC晶圓和功率器件。一場SiC搶購大戰早已在不知不覺中拉開。
出售了照明業務的Cree轉而將寶押在電動汽車的SiC市場。據它的估計,到2022年電動汽車用SiC有著24億美元的市場空間,到2032年這一市場空間將可能達到150億美元。
為了迎接不遠處的車用SiC大市場,Cree決定投資10億美元,將SiC碳化矽晶圓製造產能的30倍增長和SiC碳化矽材料生產的30倍增長,以滿足2024年之前的預期市場增長。它正在美國紐約建設建造全球最大SiC製造工廠。