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《功率碳化硅(SiC):材料、器件及应用-2019版
发布时间:2019-09-15 04:45    文章作者:澳门葡京现场

  据麦姆斯咨询介绍,由于特斯拉(Tesla)在其主逆变器中采用了SiC器件,2018~2019年SiC功率器件市场吸引了广泛关注。其他汽车厂商是否会跟进应用SiC器件成为今年热议的话题。近年,汽车行业已投入超过3000亿美元用于各类电动汽车(xEV)的开发,推动了xEV市场爆发。这与传统内燃机汽车市场形成鲜明对比,后者正遭遇前所未有的增长放缓。xEV市场是硅(Si)功率器件的主要市场驱动因素,它是SiC市场兴奋的源泉,这一点都不意外。

  不过,就xEV领域的SiC应用市场而言,产业厂商的预期各异,有些很保守,有些则非常乐观。对于2025年的市场规模,产业厂商的预测范围从数亿美元到数十亿美元不等,据意法半导体(STMicroelectronics)估计,2025年该市场将增长至30亿美元。大家都同意EV是最具潜力的市场,但对于它将如何发展以及SiC将如何渗透到汽车市场的看法各不相同。这些市场预测基于厂商各自收集的数据,以及它们对数据的解读。

  通过与业内厂商的深入交流,Yole看到了正在走向繁荣的SiC功率器件市场。Yole预计,到2024年,SiC功率半导体市场规模将增长至20亿美元,2018~2024年期间的复合年增长率(CAGR)将高达29%。其中,汽车市场无疑是最重要的驱动因素,其SiC功率半导体市场份额到2024年预计将达到50%。

  本报告覆盖了各种SiC功率器件市场,包括纯电动汽车和混合动力汽车(EV/HEV)、充电基础设施、光伏(PV)、供电、铁路、电机驱动、不间断电源(UPS)和风电,还包括Yole对SiC应用的分析和见解。

  在硅(Si)功率领域,功率模块通常用于高功率额定应用(如EV主逆变器和铁路应用),而分立模块常用于低功率额定应用。如下图所示,英飞凌(Infineon)等部分厂商兼有分立器件和模块,而丹佛斯(Danfoss)、赛米控(Semikron)等其他厂商则是纯模块封装商。还有一些分立器件封装商,其中包括多家外包半导体封测厂商(OSAT)。

  和硅绝缘栅双极型晶体管(IGBT)一样,对于SiC,我们希望模块也扮演关键角色。但是全SiC模块将采用什么形式?尽管一些制造商采用了标准硅封装,但大多数制造商已经开发出自己的SiC模块。例如,特斯拉采用的SiC器件:根据对象的不同,它可以是非常小的模块,也可以是先进的分立器件。

  据了解,特斯拉通过与意法半导体和博麦(Boschman)合作开发,已经成功打造了模块设计具有自主知识产权的SiC供应链,相关器件由意法半导体完成制造。随着业务量的增加,我们认为会增加第二供应商,可能是一家来自亚洲的OSAT,在此之前可能是一家分立器件制造商。实际上,汽车市场不仅推动了SiC功率器件市场,还重塑了市场竞争格局和生态系统,对该领域影响深远。

  本报告概述了各种SiC器件技术,包括分立和模块开发的介绍,以及商业化产品的现状和可靠性。本报告还提供了功率SiC产业的全面总结,覆盖了整个价值链:从材料到外延到模块。此外,本报告还概述了Yole对当前市场动态及未来发展的解读。

  在过去的两三年里,从4英寸晶圆向6英寸晶圆的过渡,加上晶圆需求的增加,导致晶圆供应短缺。这是功率SiC产业最关注的线年前后的一个重大产业瓶颈。

  面对不断增长的需求,晶圆厂正在扩大投资。作为SiC晶圆市场的领导者,科锐(Cree)正在进一步巩固其领导地位。该公司已宣布投资4.5亿美元用于材料扩张和材料制造超级工厂的发展,并将建造第二座晶体生长工厂。与2017财年第一季度相比,这些举措将使SiC晶圆制造产能到2024财年增加30倍。随着多份长期晶圆供应协议的签署,科锐确保了未来几年可用于其材料业务的重要营收。不过,科锐并不是唯一一家投资该业务的厂商,贰陆(II-VI)、天科合达(Tankeblue)等厂商也在大举投入,此外,还有一些新面孔非常活跃,尤其是GTAT。

  在我们看来,晶圆供应商的努力得到了回报,2019年的晶圆供应形势已经好转。

  在外延片层面,市场状况也在快速演变。例如,随着技术日趋成熟、外包比例不断增长,我们看到昭和电工(Showa Denko)在2015年、2016年和2018年一直在连续扩大产能。

  Yole邀您分享其对于晶圆供应情况及其影响的分析,以及对晶圆和外延片市场的预测。

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