SiC将在车载电源市场大放异彩 深圳美浦森半导体有限公司(简称“美浦森”)从成立之初就一直致力于第三代半导体材料SiC开发生产和推广,是国内最早研发及推广SiC产品公司之一,并形成了硅与SiC的双结合,给客户提供更多稳定选择。目前公司SiC产品已经成熟应用于PD快充、照明电源、光伏逆变及服务器电源领域;以电压段对应的不同市场,结合最新制程工艺对关键参数进行差异化设定,使产品更贴合用户方案设计。目前美浦森已经批量供应SiC MOS超低内阻产品,具备与进口品牌共享市场的能力,并继续投入研发通过不断改进,为客户带来更具性价比的选择。 ![]()
据透露,美浦森已经在第三代半导体材料领域积极布局轨道交通、车载电源市场,并与多家国内龙头车商达成协议,亦有部分产品已经开始上车试验。 目前芯珉的SiC器件,主要应用在逆变器上,包含微型逆变器和大功率逆变器。目前芯珉推出的主要产品是SiC肖特基二极管和肖特基模组。据悉,芯珉未来第三代半导体材料市场将主要在充电桩、服务器电源等高效率、大功率电源场合进行布局。 截至今年,泰科天润半导体科技(北京)有限公司(简称“泰科天润”)已在SiC芯片领域深耕十年,其产品已经广泛运用于工业类(如大功率LED电源、PC电源、通信电源、光伏逆变器以及充电桩的充电模块等),车载类电源(如OBC、 DCDC等),消费类(如PD快充)市场。 泰科天润营销副总秋琪认为,未来的电源方向是小型化、轻量化和高功率密度,电动汽车等新兴领域必然是碳化硅器件的主要应用领域之一。因为电动汽车电机电控若采用全碳化硅方案,平均约每6台消耗一片碳化硅六寸晶圆,全球预计2025年电动车数量将达到1500万辆,所以碳化硅功率器件最强大的成长动力也在新能源汽车。 新能源汽车需要大量的汽车电子和电气的器件。这些器件对整机的总价值、尺寸、总量、动态性能、过载能力、耐用性和可靠性起着十分重要的作用。硅基IGBT作为主导型功率器件,应用于新能源汽车中的电机控制器,而电机及其控制器约占整车成本的7%-10%,是除电池以外第二高成本的元件,也是决定整车能源效率的关键器件。同时为了实现更大功率密度、高可靠,快充功率器件需要具有更强的性能,基于第三代半导体材料SiC的新一代汽车功率器件也将大放异彩。 国产替代的进程继续,成本将会逐步下降 从2018年的缺货浪潮,国外大厂步调一致地重点保供国外客户,到2020年疫情影响,国外厂商在东南亚生产基地受到严重减产影响,国产品牌厂商多次承担交付重任。除此之外,大力发展第三代半导体提升到国家战略,结合国内巨大的需求市场,国产化替代有了前所未有的空间,也给了整个国产第三代半导体产业链一次迭代的机会。 今年来受惠于国家的支持和国产半导体行业的不懈努力,国产第三代半导体正在以不可思议的速度高速成长。在第三代半导体方面,国内外差距没有一、二代半导体明显。就SiC二极管类来说,国内产品已经基本国产化,并且已经进入工业和汽车领域;在SiC Mosfet方面,国内外还有一些差距;在GaN方面,我国的GaN射频设备市场规模正在持续增长,其主要支柱以及主要增长动力为军备国防、无线通信基础设施等;在硅基GaN方面,如今主要应用于手机PD快充产品,由于消费类产品对成本非常敏感,以及产品自身的技术门槛低于工业类与车载类,国内外差距在不久之后将不再明显。 ![]()
苑维旺预计,在接下来的几年,SiC肖特基将全面国产化。而SiC MOS当前还是和主要以日本的ROHM,美国的cree和欧洲的意法半导体、英飞凌为主,MOS国产化还需要技术工艺的进一步打磨,但长期趋势还是国产化。 当前第三代半导体器件的发展方向明确,国内原厂占据天时地利。对于国内第三代半导体材料SiC环境,这两年受中美贸易战、国外疫情以及东南亚封装厂的停工等外因挤压下,早年间对国内厂商持观望态度的国外厂商逐渐敞开怀抱,同时本土客户也持开放的态度与国内原厂交流。另一方面,部分国外友商跟欧美车厂之间存在深度绑定,对其他客户的供应能力下降,国内的标杆客户由于供应不够,便会考虑包括国产SiC在内的国产半导体。 秋琪认为,碳化硅材料从4寸到6寸乃至未来的8寸,第三代半导体材料SiC成本下降从而下沉分割硅的市场。 美浦森产品经理杨勇表示,未来,第三代半导体材料与国外大厂的产品差距会越来越小,直至追赶甚至反超,同时价格一定会越来越接近地气。氮矽科技市场经理柯威相信,在3-5年内,国内GaN功率器件的成本必然会直逼传统硅基MOS的价格,并成为市场新宠儿。 第三代半导体材料国产替代的进程依然任重道远。苑维旺认为,当前第三代半导体中,GaN器件仍然以美国的navitas、PI和加拿大的gansystem为主,第三代半导体材料国产替代才刚刚开始,当前也主要是消费类电子市场进行替代,工业和汽车领域还有很长的路要走。 第三代半导体材料发展新方向 众所周知,采用第三代半导体材料的目的是为了提高产品效率和功率密度。大功率产品主要是Si IGBT向SiC MOSFET发展,目前在车载应用方面已经开始全面替换,其效率的提升以及重量的减轻直接提高了电动车的续航能力。而中小功率产品是Si MOSFET向GaN HEMT发展,主要应用是数据中心电源及充电适配器。 数据中心消耗的能源大概占总发电量的10%左右,采用第三代半导体材料GaN设计的电源能够使效率提高3到5个点,从而节省全国千分之三到千分之五的电力消耗。这对于碳中和有非常重要的意义。充电适配器方面,采用氮化镓可以减少一半的体积,目前基本成为消费者的刚需。特别是随着PD3.1的推出,未来只需要带上一台PD适配器,就可以给任何便携式电器充电。这将是一个十亿量级的市场。 杨勇认为,随着国家“碳中和”战略性基调以及对第三代半导体的持续支持,未来全球第三代半导体材料SiC消费市场中国必定一马当先。同时随着国内第三代半导体材料SiC制程开始逐渐成熟,并且已经稳定生产,相信不远可从根本上解决第三代半导体材料问题。 国产化趋势不可阻挡,第三代半导体是国家弯道超车的主要产品,随着工艺的进步,将有非常广阔的市场空间。“第三代半导体材料不仅仅在于SiC和GaN,砷化镓(GaAs)等化合物也是未来的重要力量,在当前的5G PA、电力线宽带载波等领域都将有广阔的应用。”苑维旺表示。 结语 受国家政策和半导体行业的支持推动,以GaN和SiC为代表的第三代半导体材料,已经成为半导体行业发展的重要关注对象。特别是在PD快充与新能源汽车领域,第三代半导体材料GaN和SiC的使用极大地推动了产品革新与迭代。针对目前国产替代现状,随着国内厂商不断研发创新,突破技术难点,国内第三代半导体行业的位置将占有一席之地;同时随着衬底和外延片尺寸的增加和生产规模的扩大,第三代半导体材料成本也将有所下降,于更大功率电源的智能电网、轨道交通等诸多领域都会看到GaN和SiC等第三代半导体材料的亮眼身影。 来源:大比特资讯
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