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2022年,有望成为碳化硅器件作为电动汽车主驱逆变器规模应用的起点。

碳化硅崛起前夜

SiC在汽车领域的应用,来源:国通证券引用罗姆线上会议

这一年我们将迎来8英寸SiC的量产以及更多车规级晶圆厂的量产。

这一年也是传统车企的高端车型集中投放的一年,例如通用的Lyriq等。

产业链上各方企业开始纷纷布局SiC,视SiC为未来。

处在中游的半导体巨头,科锐、罗姆、意法半导体、英飞凌、安森美等企业是这个领域的重要玩家。

在导电型碳化硅晶片市场,2018年,科锐的市场份额为62%,排名第一,贰陆公司(II-VI)排名第二,罗姆收购的Si-Crystal排名第三。

科锐、II-VI、罗姆旗下的Si-Crystal掌握了全球90%的SiC衬底出货量。

2019年9月,科锐宣布了将在纽约州Marcy建造全球最大的车规级8英寸SiC制造工厂,计划于2022年开始量产,完全达成后器件能满足550万辆BEV需求,衬底能满足2200万辆BEV需求。

2020年8月,科锐称该厂已经完成基础工程施工,并开始主体工程施工。

科锐希望借助该工厂继续维持自己的统治地位。

罗姆在2010年收购了德国SiC晶圆衬底公司SiCrystal,押宝SiC,视科锐的Wolfspeed为竞争对手,他们希望在2025年之前占据30%的市场份额。

意法半导体目前在意大利Catania拥有一座6英寸SiC晶圆厂,2017年已量产。2019年12月,意法半导体收购了瑞典SiC晶圆厂商Norstel 100%的股权。意法半导体还计划在亚洲进行第二座SiC晶圆厂的建设,并于2021年以后转向8英寸方案。

科锐、罗姆、意法半导体,掌握了从SiC衬底、外延、器件到模块的垂直供应体系,是这个领域的IDM代表。

而英飞凌、安森美等厂商购买SiC衬底,自行进行外延生长并制作器件及模块。

英飞凌在收购Wolfspeed失败以后,做出战略调整,认为衬底研发高风险、高投入、耗时久,希望在保持低CAPEX的同时提高衬底的利用效率,因此收购德国Siltectra,借助其Cold Split技术降低每片SiC衬底晶圆的厚度,芯片产量至少提升一倍。

安森美2016年以24亿美元收购仙童半导体,获得其高压Si和SiC MOSFET技术。

模块层面,国内外各大零部件供应商和整车企业都在着手开发或量产SiC电驱动系统。

2019年5月,科锐成为大众汽车FAST倡议的独家碳化硅合作伙伴。

2019年9月,德尔福宣布将基于800V的平台开发SiC逆变器,并计划于2022年实现量产。

2019年11月,采埃孚宣布计划于2022年之前正式推出SiC电驱系统。

未来需求的快速增长,迫使器件厂商和上游晶圆厂签订了长期供应协议。

即使像意法半导体这样拥有晶圆厂,具备SiC电控量产经验的厂商,也避免不了在衬底上有求于人的尴尬。

基本上,所有的半导体厂商在购买衬底时,都会选择和科锐合作,除了罗姆。

2019年,科锐签下了大量的客户。

碳化硅崛起前夜

图片来源:NE时代


市场上也开始有越来越多的SiC产品可供选择。

据CASA不完全统计,2019年推出的4款SiC SBD及MOSFET器件均符合车规级(AEC-Q101)标准,可应用于新能源汽车、光伏等领域的电力电子器件市场。

尽管SiC器件的价格仍然还处于高位,但随着2016年以来6英寸晶圆厂的陆续建立,SiC器件的价格正在快速下降。

根据CASA统计,混合SiC模块中采用的SiC SBD,业内反映的实际批量采购成交价已经降至1元/A以下,耐压600V-650V的产品批量采购价约为0.6元/A,耐压1200V的产品业内批量采购价约为1元/A。

耐压600-650V的SiC MOSFET实际批量采购价达到1元/A,耐压1200V的SiC MOSFET实际批量采购价为2元/A。

一片8英寸晶圆芯片产量可达到6寸的1.8倍,2022年,随着8英寸SiC厂的量产,SiC器件成本的大幅下降,几乎是板上钉钉的。

结语

8月4日,在一次关于第三代半导体的线上分享会上,原中芯国际创始人兼CEO张汝京提出了一个关键主张:可以将第三代半导体是中国当前芯片产业的一个突破口。

他表示,“第三代半导体有一个特点,它不是摩尔定律,是后摩尔定律,它的线宽都不是很小的,设备也不是特别的贵,但是它的材料不容易做,设计上要有优势。”

“投资的钱比做一个先进的逻辑平台要少太多。”

第三代半导体,除了有以上特性之外,在商业竞争领域,我国企业拥有最大的应用场景,这也是我国企业最大的优势所在。

在SiC功率器件应用领域,光伏、快充桩、电动车这三个产业,中国都是全球第一大。

在SiC竞争上,垂直一体化、IDM模式,从衬底,到外延、到器件、到模块的垂直供应体系,是当前企业保持竞争优势的核心。

而IDM模式对资金、人才、技术的要求又最高。

据CASA统计,2019年,我国第三代半导体产业投资涉及SiC的投资有14起,涉及金额220.8亿元,大幅超过2018年的60亿元投资金额。

产业界正在快速跟进。对于SiC,我们正在逐步建立优势,还有时间,这条赛道也足够长。

中国的SiC半导体企业,非常有希望实现先在充电桩、光伏、工业等领域站住脚,未来杀入汽车供应链。

在电动汽车的碳化硅时代,中国企业不会缺席。


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