针对中国电动汽车市场的需求,罗姆计划通过SiC功率半导体争夺市场

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“中国的电动汽车制造商正在采用大量的碳化硅。” ROHM董事专务東克己先生日前对记者表示,他们从比亚迪得到反馈,其SiC增产计划太慢了,还远远不够满足需求。

 

比亚迪目前正在从美国Cree的功率半导体部门“Wolfspeed”购买SiC。然而,Wolfspeed本身无法提供足够的碳化硅,所以与罗姆也在接触。比亚迪自己设计EV逆变器,ROHM可以直接向其供应SiC功率半导体,而无需通过其他Tier 1部件制造商。

 

罗姆目标2025年在SiC功率半导体市场能获得30%左右的市场份额,成为行业领先者。为了实现这一目标,罗姆计划截至2024财年累计将进行约600亿日元的设备投资,SiC功率半导体产能较2016年预计增加约16倍(图1)。

 

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图1 SiC功率半导体的产能增加

(a)2024年度的产能与2016年度比增加约16倍。(b)为此,罗姆计划在2024财年前累计投入约600亿日元。

 

SiC功率半导体的市场规模预测在很大程度上取决于SiC在EV市场的采用趋势。 ROHM基于调研公司的资料,考虑比亚迪等汽车厂商的要求,进行了自己的预测。其结果是2025年左右可实现约23亿美金(1usd=107jpy换算约2460亿日元)的市场规模(图2)。这一数值,与各个研究公司预测结果相比,可以说是一个既不悲观也不乐观的中间数值。

 

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图2 SiC功率半导体的市场规模

根据IHS Markit的数据,ROHM预测到2025年SiC功率半导体市场将增长到约23亿美元

 

作为扩大产能的一环,罗姆决定在其功率半导体前工序工厂罗姆阿波罗的筑後工厂内,新建一栋6inch SiC的新大楼(图3)。東克己先生表示,这是罗姆12年以来第一次在日本国内因为前端工序新建厂房,该SiC新厂房总建筑面积为11,000平方米,计划于2019年2月开工,预计2020年12月完工。生产能力为6 inch SiC月产5000片。生产设备可以同时应对6inch 与8 inch产品。

 

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图3: 6英寸SiC新厂房的建造

 

导入低成本加工技术

 

 

SiC功率半导体已经广泛用于光伏发电系统的功率调节器,电力储存系统,汽车充电器,EV充电站等场景中。未来在服务器和工业设备电源等场所的需求预计也会增加。特别是对于服务器而言,“比特币的交易用途需求正在快速增长”(罗姆功率器件生产统括部长伊野和英先生)。

 

面向EV市场的逆变器应用,据说采用SiC可以提高功率转换效率约8%。由此相同续航里程前提下,可以减小约8%的电池容量。对于电池容量为50kwh以上的纯电动汽车来说,SiC所导致的成本增加,小于减小电池容量所获得的成本降低幅度,所以可以看到其经济合理性。根据罗姆的数据,汽车行业从2年前开始,以EV汽车为重心的数家乘用车公司都开始了采用SiC。

 

但是,由于电池成本稳步降低,为了增加SiC的应用范围,低成本的制造技术也是不可或缺的。在这方面,值得关注的是半导体制造设备厂商DISCO开发的被称为“KABRA”的加工技术。常规工艺中一般利用线锯将硅晶片(锭)切片成板状以形成晶片。然而,由于SiC非常硬,切片加工费时很长,这也是导致高成本的一个因素。

 

在KABRA中,用激光照射SiC晶锭以在晶体内部形成“分离层”。通过从该层上薄薄地剥离晶体作为起点而制成晶圆,晶圆的生产率和数量都可以大大提高,从而实现SiC的低成本化。罗姆目前正在对KABRA进行技术评估,如果确认可以使用,预计会立即导入产线采用。

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