Siliciumcarbide

René Raaijmakers

14 september

Met de overname van de Italiaanse bouwer van halfgeleiderapparatuur LPE voegt ASM een nieuwe veelbelovende tak toe aan zijn business. LPE maakt epitaxieapparatuur voor siliciumcarbide (SiC), een halfgeleidermateriaal dat sterk in opkomst is in de markt voor vermogenstoepassingen.

René Raaijmakers is hoofdredacteur van Mechatronica&Machinebouw.

De acquisitie werd nauwelijks opgemerkt, maar zij is tekenend voor een trend. SiC is het halfgeleidermateriaal waarop de elektronica voor hoge vermogens wordt gebouwd. Siliciumcarbide is keihard – we kennen het als schuurmiddel. Maar het is ook een halfgeleider met een zogeheten brede bandgap. Het is zeer hittebestendig, laat hoge stroomdichtheden toe en geeft vooral bij hogere voltages en vermogens veel betere rendementen dan silicium. SiC spaart dus energie.

De automotive is de meest tot de verbeelding sprekende massamarkt voor SiC-chips, maar daar houdt het niet op. SiC-chips gaan straks naar alle hoogspanningselektronica: treinen, scheepvaart, zonne-energietoepassingen, netwerktoepassingen, industriële machines en datacentra. Al deze markten gaan profiteren van de voordelen van siliciumcarbide.

Op dit moment zijn veel vermogen-ic’s – ook in de automotive-industrie – nog uitgevoerd in silicium. Tesla baarde vier jaar geleden opzien toen het SiC Mosfets ging gebruiken in de powermodule van zijn Model 3. Overigens werden deze vermogenchips geleverd door STMicroelectronics, dat op zijn beurt gebruikmaakte van de verpakkingsmachines van het Nederlandse Boschman. Marktonderzoekbureau Yole zegt dat de groei van Tesla de markt van SiC-componenten in 2021 naar de 1 miljard dollar tilde.

Europa is pionier in siliciumcarbide. Het Lely-proces om monokristallijn SiC vanuit de gasfase te groeien (sublimatie) is een Nederlandse vinding van Jan Anthony Lely bij Philips. Infineon was het eerste chipbedrijf dat in 2001 powercomponenten (Schottky-diodes) van het materiaal op de markt bracht.

Maar niets is zeker in technologiemarkten. Een aantal jaren na Infineons introductie verloren de Europeanen hun voorsprong. De VS zette fors in op defensietoepassingen, Japan ontwikkelde zich sterk in SiC-chips voor automotive.

Maar intussen is Europa weer helemaal terug. STMicroelectronics voert momenteel de wereldwijde top aan met een omzet van 450 miljoen dollar in 2021. Infineon is een goede tweede met 248 miljoen dollar omzet vorig jaar. De Duitsers zijn op dit moment de grootste groeiers en denken over drie tot vier jaar al een omzet van 1 miljard dollar te bereiken.

SiC-chips laten zien dat strategische technologie in halfgeleiders niet altijd op de nanometer wordt uitgevochten. Tekenend is de afgeblazen deal tussen Cree en Infineon. Het Duitse chipbedrijf was ruim vijf jaar geleden van plan om de Wolfspeed-divisie voor power en rf-chips van Cree over te nemen. Die deal ter waarde van 850 miljoen dollar werd in 2017 afgeblazen nadat het Committee on Foreign Investment in the US (Cifus) zijn bezorgdheid uitte over de gevolgen van de acquisitie voor de Amerikaanse nationale veiligheid.

Bosch kondigde dit jaar aan dat het de komende vier jaar 3 miljard euro gaat investeren in zijn waferfabs voor power-ic’s in Dresden en Reutlingen. In Reutlingen produceert de Duitse automotivetoeleverancier SiC-chips op 150 millimeter wafers en werkt het bedrijf inmiddels aan de opschaling van powerchipproductie op 200 mm SiC-wafers. Overigens maakt het daarbij gebruik van IPCEI-gelden (Important Project of Common European Interest) die bedoelt zijn om strategische EU-technologie te versterken.

Infineon wil niet zeggen welke epitaxieapparatuur het gebruikt, maar Bosch maakte zijn keuze wel publiek: Aixtron levert in Reutlingen de spullen voor SiC-kristalgroei. Dat laat in ieder geval zien dat Europea in de SiC-apparatuurmarkt een sterke positie heeft met ASM LPE en Aixtron in de frontend en Boschman in de backend.