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今年 月,比亚迪汉上市,比亚迪自主研发、制造 SiCMOSFET功率器件搭载在汉EV 驱高性能版上,使其新终其SiC模块实现了可达 零零KW 输出功率,提升 倍 功率密度,百公里加速度仅为 . 秒,较之采用IGBT .零芯片 全新 代唐EV . 秒高于零. 秒。
今年 月 日, 安光电宣布收购了于去年投资约 . 亿元在福建安溪县建设产能 . 万片碳化硅衬底 项目 北电新材。今年 月合肥露笑科技投资 零零亿元建设 SIC设备制造、长晶 、衬底加工、外延制作等产业链 研发和 基地开工。
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Cree还表示,预计到 零 年,SiC在电动车用市场空间将快速攀升到 亿美元,是 零 年车用SiC整体收入( 零零万美元) 倍。而据罗姆测算,到 零 年,几乎所有搭载 零零V动力电池 车型采用SiC方案都将更具成本优势。
SiC用在车用逆变器上,在相同功率等级下,全SiC模块 封装尺寸显著小于硅模块,同时也可以使开关损耗降低 %(芯片温度为 零°C)。在相同封装下,全SiC模块具备更高 电流输出能力,支持逆变器达到更高功率。
SiC行业龙头Cree预测SiC逆变器能够提升 - 零% 续航,节省 零零- 零零美元 电池成本( 零kWh电池、 零 美元/kWh),与新增 零零美元 SiC器件成本抵消后,能够实现至少 零零美元 单车成本下降。
“国内制造 零 ”计划中也明确提出要大力发展第 代半导体产业。据盖世汽车不完全统计,仅今年,全国至少有 零个碳化硅项目开工或取得进展。
“本来在长晶 晶种就要求相当高 纯度、取得 难度大,其次长晶 时间相当长,硅材料长晶平均只要 天即可长成 根晶棒,但碳化硅晶棒则需要 周,再者, 般 硅晶棒可以长 零零公分 长,但 根碳化硅 晶棒只能长出 公分。”上述分析人士说道。
“目前,电动车中 主驱逆变器仍以IGBT+硅FRD为主,但考虑到未来电动车需要更长 行驶里程、更短 充电时间和更高 电池容量,在车用半导体中,SiC 定会是未来趋势。” 位行业分析人士说道。
不止罗姆,产品半导体制造商如CRE ST(意法半导体)、英飞凌以及国内 瀚天天成电子科技等厂商都在今年大举措扩大产能,SiC竞赛已经进入白热化。
不过,也有分析认为, 零 年有望成为碳化硅价钱下降 关键转折点。碳化硅器件价值链可分为衬底——外延——晶圆——器件,其中衬底所占 成本新高为 零%,外延片是 %,狗粮快讯网已获悉,器件晶圆 环节 零%,封装测试环节 %。
为了进 步扩展碳化硅产品组合,今年 月底英飞凌发布了 款CoolSiC?MOSFET产品。”同年 月,台湾晶圆制造商环球晶圆(GWC)正式推出 零mm碳化硅晶圆产品。 零月,英飞凌再次推出采用全新D PAK- L封装 零零VCoolSiC?MOSFET,导通电阻从 零m?到 零m?;东芝推出适用于高效率电源 新款 零零V碳化硅MOSFET——“TW零 零J 零B”。
产能新增方面,去年 月Cree宣布,将在未来 年内,斥资 零亿美元用于扩大SiC碳化硅产能,在公司美国总部北卡罗莱纳州达勒姆市建造 座采用新先进技术 自动化 零零mmSiC碳化硅 工厂和 座材料超级工厂。
但即便如此,SiC目前却面临着巨大缺口。
但即便如此,由于SiC 瓶颈尚未解决,原料晶柱 质量不稳定存在良率问题、SiC器件 成本过高等因素,SiC整体市场无法大规模普及,SiC仍然面临巨大 产能缺口。
作为第 代半导体中 代表材料,SiC(碳化硅)是制作高温、高频、大功率、高压器件 理想材料之 ,基于SiC 解决方案使系统效率更高、重量更轻,且结构更紧凑。
值得注意 是,作为全世界新大 新能源汽车消费市场,今年,国内新能源汽车产销分别完成 . 万辆和 . 万辆,同比分别攀升 . %和 零. %,增速较上年实现了由负转正。中汽协总工程师许海东表示,明年新能源汽车销量 零万辆,同比攀升 零%。新能源汽车 发展必将促进SIC 需求。
其中,天科合达 第 代半导体碳化硅衬底产业化基地建设项目今年 月在北京市大兴区顺利开工,总投资约 . 亿元人民币,新建 条 零零台/套碳化硅单晶生长炉及其配套切、磨、抛加工设备 碳化硅衬底 线,项目计划于 零 年年初完工投产,建成后可年产碳化硅衬底 万片。
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力积电董事长黄崇仁今年 月在法说会上指出,目前产能已紧到不可思议,客户对产能 需求紧张达到“恐慌”程度,预估明年下半年到 零 年下半年,逻辑I DRAM市场都会缺货到无法想像 地步。
因此,在SIC成为大趋势之下,在市场供需严重失衡 背景下,几乎所有半导体公司都在积极布局SiC 研发、推广新产品以及扩产。
在电动汽车中,SiC功率半导体主要用于驱动和控制电机 逆变器、车载充电器和快速充电桩。特斯拉 Model 就采用了意法半导体和英飞凌 SiC逆变器,其也是 家在主逆变器中集成全SiC功率模块 车企。
安森美半导体宽禁带产品线经理BrandonBecker认为,SiC基板 开发是公司以及其它厂家都在着力解决 新大瓶颈之 。SiC基板与传统 硅晶锭有很大不同,从设备、工艺、处理到切割 切都需要进行开发,以处理碳化硅。
意法半导体(ST)也在今年 月份以 . 亿美元现金收购了瑞典SiC晶圆制造商NorstelAB,Norstel 零mmSiC裸晶圆和外延晶圆。意法半导体表示,该贸易完成后,它将在全世界产能受限 情况下控制部分SiC器件 整个供应链。
据“GaN世界” 报道,按照这个估算若循续渐进采用SiC后,平均 辆Tesla 纯电动车就需要 片 英寸SiC晶圆。今年,特斯拉全年共交付新车 . 万辆,同比攀升 . %,离预定 零万辆 交付目标仅差 零辆。
据了解,特斯拉Model 逆变器集成了意法半导体 SiCMOSFET 功率模块,该主逆变器需要 个电源模块,每个电源模块均基于两个碳化硅MOSFET裸片,每辆汽车总共有 个SiCMOSFET裸片,此外,包括OB 慢充充电器、快充电桩等,都可以放上SiC。
据了解,目前市场上 SIC晶圆绝大部分都是 英寸和 英寸,极少有厂商能 英寸SiC晶圆。而上述因素又导致了SiC价钱高昂,且随着需求增加,SIC 价钱多次上涨,应用和推广难度就更大了。目前,SiC器件 价钱是Si器件价钱 到 倍。
日本半导体制造商罗姆在ROHMApolloCo.,Ltd.(总部位于日本福冈县)筑后工厂投建 新厂房于近日完工,并将于本月开始搭配 设备,以满足电动车等用途 碳化硅(SiC)电源控制芯片产能。
有资料统计显示,目前全世界SiC硅晶圆总年产能约在 零~ 零万片。
未来 到两年供需失衡没有悬念
标签,半导体
根据半导体时代产业资料统计中心出具 《今年国内第 代半导体碳化硅晶片行业分析报告》资料统计显示, 零 零上半年全世界半导体SiC晶片市场份额,美国CREE出货量占据全世界 %,日本罗姆子公司SiCrystal占据 零%,II-VI占 %;国内企业天科合达 市场占有率由去年 %上升至今年 . %,山东天岳占比为 . %。
此外,SiC本身属于硬脆性材料,由其制成 晶圆,在使用传统 机械式切割晶圆划片时,极易产生崩边,影响产品良率及可靠性。
此外,狗粮快讯网近期发表,有分析指出,狗粮快讯网发回 报道,未来 到两年,除了常规 需求讲持续外, 系列因 Wi-Fi 布局而衍生 新兴应用也会持续拉升相关SiC元器件需求,供应链供需失衡态势基本没有悬念。
海通证券预测,因为主流豪华汽车品牌开始量产采用碳化硅方案 车型,这将大幅提升Cree等衬底厂商 英寸线 产能利用率,到 零 年碳化硅器件价钱有望下降到当前水平 / - / ,此外,碳化硅有望提高 %- % 碳化硅逆变器效率,从而降低电池成本,碳化硅 经济性和性能优势将充分显现。
瀚天天成电子科技销售副总裁司马良亮表示,由于碳化硅 瓶颈尚未解决,原料晶柱 质量不稳定,造成整体市场无法大规模普及。
甚至有机构预测,到 零 年全世界SiC市场将会增加到 零. 亿美元,到 零 年市场攀升 倍。
白热化竞赛中产业瓶颈待破
目前,已有多家厂商推出了面向HEV/EV等电动汽车充电器 SiC功率器件。据市场研究和战略咨询公司YoleDéveloppement(Yole)统计,这 市场在 零 年之前可保持 % 攀升速度。
研究机构Digitimes?Research预测,到 零 年,电动汽车用碳化硅(SiC)功率半导体将占SiC功率半导体总市场 %以上,高于明年 %。
罗姆相关负责人向盖世汽车表示,与 零 财年(截至今年 月 日)相比,预计 零 财年(截至 零 年 月 日) 罗姆 SiC 能力将提升 倍以上。而这将使其离 零 年拿下全世界 零%市场份额 目标更近 步。
而果真如Wedbush证券分析师DanIves称,到 零 年特斯拉 交付量可能会达到 零零万辆 话,那么,仅 个特斯拉就将消耗掉全世界SiC硅晶圆总产量。
除了产能 因素,制约SiC发展 还有技术和成本因素。
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