Internacionalmente, devido às suas amplas perspectivas de aplicação em veículos de novas energias, geração de energia fotovoltaica, redes inteligentes, eletrônicos de consumo, aeroespacial e muitos outros campos, a importância estratégica dos materiais de carboneto de silício tem sido amplamente reconhecida. Países ocidentais avançados, como os Estados Unidos, a União Europeia, o Japão e a Coreia do Sul, lançaram sucessivamente múltiplos planos de desenvolvimento e projetos de P&D para promover o desenvolvimento de sua própria indústria de carboneto de silício e consolidar sua posição de liderança no futuro.

01   CREE "Se você perder seu cervo, o mundo inteiro o afugentará."    
 
       

Analisando a história do desenvolvimento da indústria de carboneto de silício, a empresa americana CREE, que outrora parecia uma montanha intransponível, monopolizou por muito tempo mais de 80% do mercado global de materiais de carboneto de silício. Contudo, nos últimos anos, empresas americanas como II-VI e GT Advanced, a alemã Sicrystal, a japonesa Showa Denko, e algumas entrantes chinesas (principalmente a China Electronics Semiconductor Materials Company, a Tianke Heda e a Shandong Tianyue) lançaram desafios à CREE. Ao final de 2018, embora a participação de mercado da CREE tivesse diminuído, ainda se mantinha em 62%. Em 2020, porém, a participação de mercado da CREE caiu drasticamente 17%, para 45%.

 

 

Figura 1. Participação de mercado global de substratos de carbeto de silício tipo N em 2020.

Os Cree "perdem seu cervo e o mundo inteiro o persegue". Nos últimos anos, os "irmãos menores", que antes viviam na sombra, afiaram suas facas e alcançaram os Cree.

  A Showa Denko multiplicou sua produção por seis, atingindo uma produção anual de quase 110,000 peças.      

A Showa Denko multiplicou sua produção por seis, atingindo uma produção anual de quase 110,000 peças.

De 2012 a 2019, a Showa Denko (SDK) expandiu sua capacidade de produção de wafers de carbeto de silício seis vezes. Em setembro de 2012, a Showa Denko aumentou sua capacidade de produção de wafers epitaxiais de carbeto de silício de 4 polegadas em 2.5 vezes, para 1,500 wafers por mês, e anunciou que aceleraria o desenvolvimento de wafers epitaxiais de carbeto de silício de 6 polegadas. Em junho de 2016, a Showa Denko continuou a expandir sua capacidade de produção de wafers epitaxiais de carbeto de silício e iniciou a produção em massa de wafers HGE, com uma produção mensal de 3,000 wafers. Em setembro de 2017 e janeiro de 2018, a Showa Denko realizou mais duas expansões de produção. Em julho de 2018, a Showa Denko expandiu ainda mais sua capacidade de produção, aumentando sua capacidade de produção de HGE de 5,000 wafers por mês para 7,000 wafers por mês. Em fevereiro de 2019, a Showa Denko aumentou sua capacidade de produção de wafers de carbeto de silício para 9,000 unidades por mês. Em 2021, a Showa Denko anunciou a assinatura de um contrato de fornecimento com a Infineon.

  O layout II-VI tem 8 polegadas, o que é otimista em relação ao mercado interno.      

Em julho de 2015, a II-VI demonstrou um substrato de 4H-SiC de 200 mm (8 polegadas); em janeiro de 2019, a II-VI anunciou o uso do projeto REACTION para produzir substratos de carbeto de silício de 200 mm, a primeira linha piloto de carbeto de silício de 200 mm do mundo; em outubro de 2019, a II-VI lançou um protótipo de substrato de carbeto de silício semi-isolante de 200 mm de diâmetro para amplificadores de potência de RF; em 2021, a linha de processamento de substratos de carbeto de silício, na qual a II-VI investiu em Fuzhou, na China, foi oficialmente estabelecida. Nos próximos cinco anos, a empresa planeja aumentar a capacidade de produção de substratos de carbeto de silício de 5 a 10 vezes. Além disso, empresas como a GT Advanced, nos Estados Unidos, e a Sicrystal, na Alemanha, também obtiveram contratos de fornecimento com grandes fabricantes, como a Infineon e a STMicroelectronics, ampliando ainda mais a participação no mercado de carbeto de silício.

02   O fim da era do domínio de uma única família    
 
       

     

Embora a CREE ainda seja muito forte, é um fato indiscutível que sua posição de monopólio no campo dos materiais de carbeto de silício está diminuindo. Há muitas razões para isso. Gostaria de abordar apenas duas razões objetivas:

  A destruição do monopólio é o resultado inevitável do jogo a montante e a jusante.    
     

Na cadeia produtiva da indústria de semicondutores, os elos finais próximos ao cliente geralmente têm maior influência. Gigantes como a STMicroelectronics e a Infineon precisam aprender a fiscalizar e equilibrar as empresas a montante para evitar situações em que "grandes empresas intimidam os clientes". No passado, a CREE, empresa que dominava o mercado de substratos de carbeto de silício, era vista como uma pedra no sapato da STMicroelectronics.

Os fatos falam mais alto que as palavras. A julgar pela experiência passada, nas indústrias de materiais semicondutores, como wafers de silício de grande formato, fotorresistentes, materiais para CMP (polimento químico-mecânico), produtos químicos úmidos e materiais alvo, nunca houve uma situação dominante após a estabilização da estrutura de mercado. O cenário mais comum é a estrutura de mercado com duas superpotências e múltiplos players fortes (como Shin-Etsu e Shengco na indústria de wafers de silício de grande formato, JSR e Tokyo Onka na indústria de fotorresistentes, etc.).

  Quebrar o monopólio é uma escolha inevitável para o desenvolvimento da cadeia industrial.      

     

Como diz o ditado, "Nasça na tristeza e morra na felicidade". Antes de 2017, embora o preço dos materiais de carbeto de silício também tenha caído significativamente, em comparação com setores com concorrência acirrada, como o silício fotovoltaico e a safira, a velocidade da redução de preços na época ainda era criticada por especialistas do setor. Assim, em 2019, o preço médio por ampère dos dispositivos de carbeto de silício ainda era cerca de 5 vezes maior que o dos dispositivos de silício de referência. Objetivamente falando, o monopólio da CREE na época prejudicou o desenvolvimento de longo prazo de todo o setor. Portanto, a quebra gradual do monopólio é uma necessidade para o desenvolvimento sustentável de toda a indústria e também uma escolha inevitável.

03   Algumas previsões sobre o futuro    
 
       

Com relação ao futuro, gostaria de compartilhar algumas das minhas previsões:

Primeiramente, devido a diversas disputas entre os setores a montante e a jusante, espera-se que a participação de mercado da CREE no setor de materiais de carbeto de silício diminua ainda mais no futuro, chegando a cerca de 30%. No futuro, o setor de materiais de carbeto de silício poderá replicar o padrão de competição industrial de duas superpotências e de múltiplas potências. A taxa de concentração industrial (HHI) de toda a indústria de materiais de carbeto de silício deverá se manter estável entre 0.2 e 0.3, assim como em muitas indústrias de materiais semicondutores, como wafers de silício de grande porte, fotorresistentes, materiais para CMP e alvos. Em segundo lugar, a queda na concentração industrial inevitavelmente significará uma maior competitividade de mercado. No futuro, o preço dos substratos de carbeto de silício poderá continuar a cair a uma taxa de cerca de 15% ao ano. A longo prazo, a redução do preço dos substratos terá um impacto positivo no desenvolvimento de toda a indústria de carbeto de silício. Se essa tendência continuar, fatores competitivos externos, como nitreto de gálio e óxido de gálio, terão dificuldade em representar uma ameaça substancial para a indústria de carbeto de silício. Para as empresas de substratos de carboneto de silício, talvez a maior ameaça venha dos fabricantes de dispositivos subsequentes. No atual ambiente competitivo da cadeia produtiva, pode ser uma escolha sábia para empresas como a Sicrystal e a Norstel garantir lucros antecipadamente.

Em terceiro lugar, estou pessoalmente otimista quanto ao desenvolvimento a longo prazo da indústria de semicondutores de terceira geração do meu país. Até o momento, a YOLE divulgou apenas o ranking de participação de mercado de carbeto de silício de baixa resistência em 2020. A participação de mercado das empresas chinesas aumentou em cerca de 360%. Se considerarmos os substratos semi-isolantes, a participação de mercado das empresas chinesas pode ultrapassar 10%; a China Electronics Semiconductor Materials Company, a Hebei Tongguang e outras empresas também podem figurar entre as 10 maiores. No futuro, estamos particularmente otimistas em relação a empresas com forte capacidade produtiva e cadeias industriais completas, como a China Electronics Technology (cuja subsidiária, a China Electronics Semiconductor Materials Company, concentra-se principalmente em materiais) e a Sanan Optoelectronics. Obrigado pela leitura!

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