碳化硅密封件
  • 功率器件双雄为SiC押下重注
来源:碳化硅密封件    发布时间:2024-04-04 04:35:54
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  赛道的周期性[寒冬]之下,各家企业相继采取一定的措施,减产、缩减投资等慢慢的变成为行业

  根据Yole的预测,SiC功率器件将很快占据整个功率器件市场的30%,到2027年,SiC行业(从衬底到模块,包括器件)的产值有望超过60亿美元。

  SiC器件的工作结温在200℃以上,工作频率在100kHz以上,耐压可达20kV,这些性能都优于传统硅器件;

  碳化硅器件体积可减小到IGBT整机的1/3-1/5,重量可减小到40-60%。

  随着新能源汽车的发展,对功率器件需求量日益增加,成为功率半导体器件新的增长点。

  截至2023年上半年,全球已有40款SiC车型进入量产交付,可查到交付数据的SiC车型上半年累计销售118.7万辆。

  拥有衬造能力将是走向IDM模式的关键一环,因为SiC衬底在最终的器件中成本占比最高,且为关乎产品的质量的关键。

  SiC衬底生产需要高度专业化和技术复杂的生产流程,涉及到多个步骤,包括材料制备、衬底切割和抛光等。

  整个生产流程需要严控所有的环节的参数和工艺,确保衬底质量的稳定性和一致性。

  同时,衬底生产的技术难度和成本也很高,这也使得衬底生产在整个SiC价值链中具有相当高的附加值。

  其他行业往往是下游利润更高,但是SiC衬底是整个产业链中技术门槛较高的一环。

  这些SiC巨头通过收购、合并等方式逐步扩大自身规模,实现了SiC全产业链的布局,并在全世界内掌握了SiC技术的核心竞争力。

  Yole估计,将有数十亿美元投资于晶体和晶圆制造以及设备加工,到2027年市场潜力将达到60亿美元,高于2021年的约10亿美元。

  但在后续技术开发上,英飞凌的步伐落后了少许,最后导致了意法成为了[第一个吃到螃蟹]的厂商。

  同样作为[第一个吃螃蟹的人],特斯拉打响了SiCMOSFET的第一枪,而意法的SiC模块也因为搭上特斯拉Model3而声名大噪,一举超越英飞凌,成为SiC新霸主。

  英飞凌虽然掉了SiC宝座,但从所有功率元件包括IGBT、SiC、GaN等加起来的份额来看,其功率元件龙头地位实难撼动。

  其2022财年142亿欧元收入中,大中华区贡献37%,是英飞凌营收占比最高的区域。

  在中国市场中,意法半导体仅在深圳有一个封测厂,其主要是封装存储器、标准线性器件、VIPower器件以及SiC功率模块等。

  此次意法半导体联合三安光电共建SiC市场,一方面展示了其在SiC市场的雄心壮志,另一方面也是加深在中国市场的布局。

  意法的这一格局意味着其前端制造距离中国市场还是有点远,这也是此次意法与三安合作的重要原因。

  第四代产品目前正在产前测试中,产品频率可达1MHz,导通电阻也减少了15%。

  而意法在碳化硅领域的选择,是继续深挖平面设计碳化硅MOSFET的技术潜力,包括第四代碳化硅产品,依旧采用了平面结构。

  去年12月,意法半导体与Soitec合作,验证其Smart SiC技术在未来8英寸基板制造中的应用。

  今年6月,意法宣布与国内的三安光电股份有限公司合资32亿美元在重庆建8英寸碳化硅外延与芯片代工厂,成为国内碳化硅领域最具轰动性的一笔投资规划。

  资金来源包括来自意法半导体和三安光电的资产金额的投入、来自重庆政府的支持以及由合资企业向外贷款。

  其将于2025年完成阶段性建设并逐步投产,2028年达产,规划达产后生产8英寸碳化硅晶圆1万片/周。

  稳步更迭的平面与沟槽技术,通过收购实现晶圆衬底自产自用,最后配合大手笔的扩产,意法的龙头地位依旧稳固。

  通过此次合作,意法半导体计划受益于进一步多元化的SiC晶圆采购,而Soitec则可通过与市场领导者的合作来扩大生产规模。

  意法半导体旨在将前端产能扩大十倍,到2024年第四季度,40%的衬底将由企业内部生产,衬底尺寸也将从150毫米逐渐增加到200毫米。

  与意法不同的是,英飞凌并没选突入平面结构的市场,而是选择了沟槽结构。

  与生产的基本工艺较为简单,成本较低的平面结构碳化硅MOSFET生产工艺相比,英飞凌的沟槽栅设计表现出了前者难以具备的优势。

  英飞凌已开始了第三代1200V平台的开发,预计推出时间为2025年底到2026年初。

  除了在德国德累斯顿投入50亿欧元建设欧洲最大的晶圆厂、提高混合信号产品产能外;

  还针对第三代半导体进行分别在奥地利Villach和马来西亚Kulim进行超过20亿欧元的投资。

  今年5月,英飞凌与中国公司天科合达、天岳先进签订供应协议,两家公司将供应6英寸碳化硅晶圆和晶锭,作为Wolfspeed的补充。

  天科合达和天岳先进与英飞凌签订了6英寸SiC材料的长期供应协议,分别为英飞凌供应碳化硅衬底和晶棒以及碳化硅晶圆和晶锭。

  英飞凌的投资将在本十年末带来约70亿欧元的年SiC收入潜力,加上计划将Villach和Kulim工厂的200mm工厂转换为SiC生产。

  其目标是在本十年末实现30%的市场占有率目标,英飞凌有信心公司2025财年的SiC营收将提前实现10亿欧元的目标。

  2023上半年,SiC企业融资创新高:超25家相关企业完成新一轮融资,总规模超85亿元,涵盖外延、衬底、器件、设备等环节。

  如今SiC的未来市场发展的潜力已毋庸置疑,但是就技术和产品而言仍有许多挑战未解决。

  比如汽车领域更大规模地采用SiC技术,从6英寸晶圆转向8英寸,从400V升级至800V电池系统等等,对其制造成本、良率、可靠性等要求仍是重大挑战。

  全球主要的SiC器件制造商近几年在积极扩产、并购之余,也在与产业链上下游展开形式不同的合作。

  这有利推动了新技术的开发提速和新进入者的产品验证,进而促进了整个生态系统的繁荣。

  儿如何在扩大生产规模的同时,控制碳化硅的成本,让更多车企愿意让碳化硅上车,或许就是未来制胜的关键所在。

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