A livello internazionale, grazie alle sue ampie prospettive di applicazione nei veicoli a energia alternativa, nella produzione di energia fotovoltaica, nelle reti intelligenti, nell'elettronica di consumo, nel settore aerospaziale e in molti altri campi, l'importanza strategica dei materiali a base di carburo di silicio è ampiamente riconosciuta. Paesi occidentali avanzati come Stati Uniti, Unione Europea, Giappone e Corea del Sud hanno avviato numerosi piani di sviluppo e progetti di ricerca e sviluppo per promuovere lo sviluppo della propria industria del carburo di silicio e consolidare la propria posizione di leadership nel futuro.

01   CREE "Se perdi il tuo cervo, il mondo intero lo caccerà via"    
 
       

Ripensando alla storia dello sviluppo dell'industria del carburo di silicio, l'azienda americana CREE sembrava un tempo una montagna insormontabile, monopolizzando per lungo tempo oltre l'80% della quota di mercato globale dei materiali a base di carburo di silicio. Tuttavia, negli ultimi anni, le americane II-VI e GT advanced, la tedesca Sicrystal, la giapponese Showa Denko e alcuni nuovi arrivati ​​cinesi (principalmente China Electronics Semiconductor Materials Company, Tianke Heda, Shandong Tianyue, ecc.) hanno lanciato sfide a CREE. Alla fine del 2018, sebbene la quota di mercato di CREE fosse diminuita, si attestava ancora al 62%. Nel 2020, la quota di mercato di CREE è crollata nuovamente del 17%, scendendo al 45%.

 

 

Figura 1 Quota di mercato globale dei substrati in carburo di silicio di tipo N nel 2020

La CREE "perde i suoi cervi e il mondo intero la insegue". Negli ultimi anni, i "fratelli minori" che un tempo erano nell'ombra hanno affilato i coltelli e li hanno raggiunti.

  Showa Denko ha ampliato la produzione per sei volte, raggiungendo una produzione annua di quasi 110,000 pezzi.      

Showa Denko ha ampliato la produzione per sei volte, raggiungendo una produzione annua di quasi 110,000 pezzi.

Dal 2012 al 2019, Showa Denko (SDK) ha ampliato per sei volte la sua capacità produttiva di wafer in carburo di silicio. Nel settembre 2012, Showa Denko ha aumentato di 2.5 volte la sua capacità produttiva di wafer epitassiali in carburo di silicio da 4 pollici, raggiungendo i 1,500 wafer al mese, e ha annunciato l'accelerazione dello sviluppo di wafer epitassiali in carburo di silicio da 6 pollici. Nel giugno 2016, Showa Denko ha continuato ad ampliare la sua capacità produttiva di wafer epitassiali in carburo di silicio e ha avviato la produzione di massa di wafer HGE, con una produzione mensile di 3,000 wafer. Nel settembre 2017 e nel gennaio 2018, Showa Denko ha effettuato altri due ampliamenti produttivi. Nel luglio 2018, Showa Denko ha ulteriormente ampliato la sua capacità produttiva, aumentando la produzione di wafer HGE da 5,000 wafer al mese a 7,000 wafer al mese. Nel febbraio 2019, Showa Denko ha aumentato la sua capacità produttiva di wafer di carburo di silicio a 9,000 pezzi al mese. Nel 2021, Showa Denko ha annunciato di aver firmato un contratto di fornitura con Infineon.

  Il layout II-VI è di 8 pollici, ottimista sul mercato interno      

Nel luglio 2015, II-VI ha presentato un substrato in 4H-SiC da 200 mm (8 pollici); nel gennaio 2019, II-VI ha annunciato l'utilizzo del progetto REACTION per la produzione di substrati in carburo di silicio da 200 mm, la prima linea pilota al mondo per substrati in carburo di silicio da 200 mm; nell'ottobre 2019, II-VI ha lanciato un prototipo di substrato semi-isolante in carburo di silicio da 200 mm di diametro per amplificatori di potenza RF; nel 2021, è stata ufficialmente inaugurata la linea di lavorazione di substrati in carburo di silicio in cui II-VI ha investito a Fuzhou, nel mio paese. Nei prossimi cinque anni, prevede di aumentare la capacità produttiva di substrati in carburo di silicio di 5-10 volte. Inoltre, aziende come GT Advanced negli Stati Uniti e Sicrystal in Germania hanno ottenuto contratti di fornitura da importanti produttori come Infineon e STMicroelectronics, frammentando ulteriormente la quota di mercato del carburo di silicio.

02   La fine dell'era del dominio di una sola famiglia    
 
       

     

Sebbene CREE sia ancora un'azienda molto forte, è innegabile che la sua posizione di monopolio nel settore dei materiali al carburo di silicio sia in declino. Le ragioni sono molteplici, ma qui mi limiterò a illustrarne due oggettive:

  La distruzione del monopolio è il risultato inevitabile del gioco a monte e a valle    
     

Nella filiera dei semiconduttori, gli anelli a valle, più vicini al cliente finale, hanno spesso un peso maggiore. Per colossi come STMicroelectronics e Infineon, è fondamentale imparare a controllare e bilanciare le aziende a monte per evitare che "i grandi gruppi prevarichino sui clienti". In passato, CREE, azienda che dominava il settore dei substrati in carburo di silicio, era stata a lungo considerata una spina nel fianco.

I fatti parlano più delle parole. A giudicare dall'esperienza passata, nei settori dei materiali per semiconduttori come i wafer di silicio di grandi dimensioni, i fotoresist, i materiali CMP, i prodotti chimici liquidi e i materiali target, non si è mai verificata una situazione di dominio unanime dopo la stabilizzazione della struttura di mercato. La situazione più comune è quella di un mercato dominato da due superpotenze e da molteplici attori forti (come Shin-Etsu e Shengco nel settore dei wafer di silicio di grandi dimensioni, JSR e Tokyo Onka nel settore dei fotoresist, ecc.).

  Rompere il monopolio è una scelta inevitabile per lo sviluppo della filiera industriale.      

     

Come dice il proverbio, "Nascere nel dolore e morire nella felicità". Prima del 2017, sebbene anche il prezzo dei materiali in carburo di silicio fosse diminuito significativamente, rispetto a settori con una concorrenza più adeguata come il silicio fotovoltaico e lo zaffiro, la velocità di riduzione dei prezzi in quel periodo fu comunque criticata dagli addetti ai lavori, tanto che nel 2019 il prezzo medio per ampere dei dispositivi in ​​carburo di silicio era ancora circa 5 volte superiore a quello dei dispositivi di riferimento in silicio. Obiettivamente parlando, il monopolio di CREE in quel periodo ostacolava lo sviluppo a lungo termine dell'intero settore. Pertanto, la graduale rottura del monopolio è una necessità per lo sviluppo ecologico dell'intero settore, nonché una scelta inevitabile.

03   Alcune ipotesi sul futuro    
 
       

Riguardo al futuro, vorrei condividere alcune delle mie ipotesi:

In primo luogo, a causa delle diverse dinamiche tra i produttori a monte e a valle della filiera, si prevede che la quota di mercato di CREE nel settore dei materiali al carburo di silicio diminuirà ulteriormente in futuro, fino a raggiungere circa il 30%. In futuro, il settore dei materiali al carburo di silicio potrebbe replicare il modello di competizione industriale tra due superpotenze e tra più potenze. Si prevede che l'indice di concentrazione industriale (HHI) dell'intero settore dei materiali al carburo di silicio si stabilizzerà tra 0.2 e 0.3, analogamente a quanto accade per molti settori dei materiali semiconduttori come i wafer di silicio di grandi dimensioni, i fotoresist, i materiali CMP e i target. In secondo luogo, il calo della concentrazione industriale comporterà inevitabilmente un'intensificazione della concorrenza di mercato. In futuro, il prezzo dei substrati al carburo di silicio potrebbe continuare a diminuire a un tasso di circa il 15% all'anno. Nel lungo periodo, la riduzione del prezzo dei substrati avrà un impatto positivo sullo sviluppo dell'intero settore del carburo di silicio. Se questa tendenza dovesse proseguire, fattori competitivi esterni come il nitruro di gallio e l'ossido di gallio difficilmente rappresenteranno una minaccia sostanziale per il settore del carburo di silicio. Per le aziende produttrici di substrati in carburo di silicio, la minaccia maggiore potrebbe provenire dai produttori di dispositivi a valle. Nell'attuale contesto competitivo della filiera industriale, per aziende come Sicrystal e Norstel potrebbe rivelarsi una scelta saggia assicurarsi i profitti in anticipo.

In terzo luogo, sono personalmente ottimista riguardo allo sviluppo a lungo termine dell'industria dei semiconduttori di terza generazione del mio Paese. Attualmente, YOLE ha pubblicato solo la classifica delle quote di mercato del carburo di silicio a bassa resistenza per il 2020. La quota di mercato delle aziende cinesi è aumentata di circa il 360%. Se si considerano anche i substrati semi-isolanti, la quota di mercato delle aziende cinesi potrebbe superare il 10%; China Electronics Semiconductor Materials Company, Hebei Tongguang e altre unità potrebbero anch'esse rientrare nella TOP 10. In futuro, siamo particolarmente ottimisti riguardo ad aziende con solide capacità e catene industriali complete come China Electronics Technology (la cui controllata China Electronics Semiconductor Materials Company si concentra principalmente sui materiali) e Sanan Optoelectronics. Grazie per la lettura!

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