SiC成本持续高企,大规模应用还需等待

分享到:

近年来讨论热烈的碳化硅(Silicon Carbide, SiC)材料,由于其耐高温、切换速度快、可小型化的好处,未来各种半导体应用都将会往SiC材料发展。SiC的特性也能大幅提升电动车电源控制元件的效能,因此该材料导入电动车电源控制已然成为未来趋势,约在2025年可已开始看见相关应用开始导入平价电动车款。

SiC能够承受摄氏175度以上高温环境,比传统材料的摄氏150度还要耐高温环境,因此将非常适合应用于电动车逆变器之中。英飞凌电源管理及多元电子事业处首席工程师林志宏指出,但由于使用SiC材料的逆变器成本较高,因此将会由高阶汽车优先导入。在小型的平价车款应用中目前依然是以材料为主流,大约将在2025年之后才能看到SiC材料元件在电动车上有较为广泛的应用。

英飞凌汽车半导体业务事业处大中华区经理杨雅惠指出,目前使用SiC材料的电源控制器已在工业上有许多应用,然而因为车用控制器的技术门槛更高,因此英飞凌将先由工业应用切入,再带入车用领域。

电动车的产量提升带动了各种半导体的应用增加。传统燃油车中的半导体应用非常少,多是以电动座椅、影音装置、车灯控制等等车体控制的元件为主,而在电动车应用之中,除了原本车用的车体控制半导体元件之外,更多了电力电子控制的相关需求,电源控制器的需求也随之增加。杨雅惠指出,由于电源控制器单价较高,所带动的营业额成长也将相当可观,因此车用控制器将会是英飞凌未来非常重视的业务领域。

根据市场调研公司IHS Markit最新预测,至2020年中国生产的插电式混合动力和纯电动汽车产量将达到200万辆,2024年将达到430万辆,约占全球预期总需求量的45%。根据中国汽车工业协会的统计,2017年中国生产的插电式混合动力和纯电动汽车产量为79.4万辆。

2022年SiC市场产值5.5亿美元,国产仍需努力

据YOLE预测,到2020年全球SIC应用市场规模达到5亿美元,而到2022年全球SiC市场将会进一步翻一番达到10亿美元的规模。其中2016年到2020年年复合增长率(CAGR)将达到28%,而随着整体市场的加快发展,2020年到2022年这两年间的CAGR将会猛增到40%。

同时,电动汽车(EV/HEV)以及轨道交通(Rail)等领域的应用从2017年开始逐步扩大应用占比,其他领域应用保持稳定增长态势。目前,全球有超过30家公司在电力电子领域拥有SiC相关产品的生产、设计、制造和销售能力。

 

640

 

国外器件系统研发,其中低功率器件已经产品化。目前国际上推出SiC芯片和模块的公司包括Cree,英飞凌,罗姆,意法半导体(STMicroelectronics)等;英飞凌公司最早在2001年推出SiC肖特基二极管,Rohm公司最早在2010年推出SiC MOSFET产品。当前,国外SiC衬底制造技术已经达到8英寸的水平。

单晶衬底方面,主要企业有天科合达,山东天岳,目前天科合达已有6寸SiC单晶衬底产品;

外延生长方面,主要企业和科研机构有厦门瀚天天成、广东东莞天域,可量产600~1700V级别的外延片,可定制厚度至100μm的外延层,以及P型掺杂的SiC外延层;

器件研制方面,主要企业和科研机构有中科院微电子所、中车时代电气、中电55所、13所、电子科技大学,西安电子科技大学、浙江大学、国网、泰科天润等,泰科天润已实现600~1200V/1~50A肖特基二极管产业化,另有1700V和3300V电压等级产品;

模块应用方面,主要企业和科研机构有中车、中科院电工所等。

总体来讲,全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。其中美国全球独大,全球SiC产量的70%~80%来自美国公司;欧洲拥有完整的SiC衬底、外延、器件以及应用产业链;日本是设备和模块开发方面的绝对领先者。

我国LED方面处于国际先进水平,但在三代半的电力电子和微波射频领域是短板。未来,产业的发展可以围绕这三个方向努力:1)集中优势资源扶持龙头企业和研究机构;2)公共研发平台共同攻克基础技术;3)借助行业协会的力量,先行规划产业发展线路。

继续阅读
科普——半导体宽禁带的用途及意义

科技的不断创新带动了半导体的不断发展,今天我们的主题便是——半导体宽禁带。禁带宽度是半导体的一个重要特征参量,而其大小主要决定于半导体的能带结构,即与晶体结构和原子的结合性质等有关...

资料篇——关于半导体器件命名方法

你知道中国关于半导体器件型号是如何命名的吗?还有分立器件等.....

碳纳米管全球高校应用研究7大领域!

美国威斯康星大学麦迪逊分校研究团队制备出了首个性能超越硅基晶体管的碳纳米晶体管,其电流承载能力为硅基晶体管的1.9倍,科学家们成功制备出了2.54平方厘米的晶片,并将在下一步研究如何扩大生产规模,实现量产。

深入了解, SiC MOSFTE 中的导通电阻 Ron~

以前小R给大家带来许多SiC MOSFTE的相关知识,以及SiC MOSFTE 的特点特性,今天我们整点不一样的!聊聊关于SiC MOSFTE 的导通电阻 Ron~

半导体二极管中的PN结理论

当N型材料与P型材料融合在一起时,会形成PN结,从而形成半导体二极管。之前我们了解了如何通过向硅原子中掺入少量锑来制造N型半导体材料,以及如何通过向另一硅原子中掺入硼来制造P型半导体材料。这一切都很好,但是由于这些新掺杂的N型和P型半导体材料是电中性的,因此它们自己的作用很小。但是,如果我们将这两种半导体材料连接(或融合)在一起,它们的行为将以非常不同的方式融合在一起,并产生通常称为“ PN结 ”的东西。