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bob88综合体育:一个特斯拉吃掉全球SiC总产能 碳化硅工业瓶颈待破

发布时间:2021-09-10 09:36:40 来源:BOB手机客户端登录入口 作者:bob手机APP下载

  日本半导体制造商罗姆在ROHM Apollo Co.,Ltd.(总部坐落日本福冈县)筑后工厂投建的新厂房于近来竣工,并将于本月开端装置出产设备,以满意电动车等用处的碳化硅(SiC)电源操控芯片产能。

  罗姆相关担任人向盖世轿车表明,与2019财年(到2020年3月31日)比较,估计2024财年(到2025年3月31日)的罗姆的SiC出产才能将进步5倍以上。而这将使其离2025年拿下全球30%商场份额的方针更近一步。

  不止罗姆,其他半导体制造商如CREE、ST(意法半导体)、英飞凌以及我国的瀚天天成电子科技等厂商都在本年大行动扩展产能,SiC竞赛现已进入白热化。

  但即便如此,由于SiC的出产瓶颈没有处理,质料晶柱的质量不稳定存在良率问题、 SiC器材的本钱过高级要素,SiC全体商场无法大规模遍及,SiC依然面对巨大的产能缺口。

  作为第三代半导体中的代表资料,SiC(碳化硅)是制造高温、高频、大功率、高压器材的抱负资料之一,依据SiC的处理计划使体系功率更高、分量更轻,且结构更紧凑。

  SiC用在车用逆变器上,在相同功率等级下,全SiC模块的封装尺度明显小于硅模块,一起也能够使开关损耗下降75%(芯片温度为150°C)。在相同封装下,全SiC模块具有更高的电流输出才能,支撑逆变器到达更高功率。

  关于车载充电和快速充电桩,SiC功率半导体与传统硅器材比较,在充电过程中减少了能量丢失,也减少了所需的电容和电感的数量。图片来历:罗姆

  在电动轿车中,SiC功率半导体首要用于驱动和操控电机的逆变器、车载充电器和快速充电桩。特斯拉的Model 3就选用了意法半导体和英飞凌的SiC逆变器,其也是第一家在主逆变器中集满足SiC功率模块的车企。

  现在,已有多家厂商推出了面向HEV/EV等电动轿车充电器的SiC功率器材。据商场研讨和战略咨询公司YoleDéveloppement(Yole)计算,这一商场在2023年之前可坚持44%的添加速度。

  2020年7月,比亚迪汉上市,比亚迪自主研制、制造的SiC MOSFET功率器材搭载在汉EV四驱高功能版上,使其终究其SiC模块完结了可达200KW的输出功率,进步一倍的功率密度,百公里加速度仅为3.9秒,较之选用IGBT 4.0芯片的全新一代唐EV的4.4秒高于0.5秒。

  “现在,电动车中的主驱逆变器仍以IGBT+硅FRD为主,但考虑到未来电动车需求更长的行进路程、更短的充电时刻和更高的电池容量,在车用半导体中,SiC必定会是未来趋势。”一位职业剖析人士说道。

  研讨组织Digitimes Research猜测,到2025年,电动轿车用碳化硅(SiC)功率半导体将占SiC功率半导体总商场的37%以上,高于2021年的25%。

  SiC职业龙头Cree猜测SiC逆变器能够进步5-10%的续航,节约400-800美元的电池本钱(80kWh电池、102美元/kWh),与新增200美元的SiC器材本钱抵消后,能够完结至少 200美元的单车本钱下降。

  Cree还表明,估计到2022年,SiC在电动车用商场空间将快速添加到24亿美元,是2017年车用SiC全体收入(700万美元)的342倍。而据罗姆测算,到2026年,简直一切搭载800V动力电池的车型选用SiC计划都将更具本钱优势。

  甚至有组织猜测,到2025年全球SiC商场将会添加到60.4亿美元,到2028年商场添加5倍。

  据了解,特斯拉Model 3逆变器集成了意法半导体的SiC MOSFET的功率模块,该主逆变器需求24个电源模块,每个电源模块均依据两个碳化硅MOSFET裸片,每辆轿车总共有48个SiC MOSFET裸片,此外,包含OBC、慢充充电器、快充电桩等,都能够放上SiC。

  据“GaN国际”的报导,依照这个预算若循续渐进选用SiC后,均匀2辆Tesla的纯电动车就需求一片6英寸SiC晶圆。2020 年,特斯拉全年共交给新车49.96 万辆,同比添加35.87%,离预订的 50 万辆的交给方针仅差 450 辆。

  而果真如Wedbush证券剖析师Dan Ives称,到2022年特斯拉的交给量可能会到达100万辆的话,那么,仅一个特斯拉就将消耗掉全球SiC硅晶圆总产量。

  值得注意的是,作为全球最大的新能源轿车消费商场,2020年,我国新能源轿车产销别离完结136.6万辆和136.7万辆,同比别离添加7.5%和10.9%,增速较上年完结了由负转正。中汽协总工程师许海东表明, 2021年新能源轿车销量180万辆,同比添加40%。新能源轿车的开展必将促进SIC的需求。

  此外,有剖析指出,未来一到两年,除了惯例的需求讲继续外,一系列因5G、Wi-Fi 6布局而衍生的新式运用也会继续拉升相关SiC元器材需求,供应链供需失衡态势根本没有悬念。

  力积电董事长黄崇仁2020年11月在法说会上指出,现在产能已紧到难以想象,客户对产能的需求严峻到达“惊惧”程度,预估下一年下半年到2022年下半年,逻辑IC、DRAM商场都会缺货到无法想像的境地。

  因而,在SIC成为大趋势之下,在商场供需严峻失衡的布景下,简直一切半导体公司都在活跃布局SiC 的研制、推行新产品以及扩产。

  依据半导体年代工业数据中心出具的《2020年我国第三代半导体碳化硅晶片职业剖析陈说》数据闪现:2020上半年全球半导体SiC晶片商场份额,美国CREE出货量占有全球45%,日本罗姆子公司SiCrystal占有20%,II-VI占13%;我国企业天科合达的商场占有率由2019年3%上升至2020年5.3%,山东天岳占比为2.6%。

  为了进一步扩展碳化硅产品组合,2020年2月底英飞凌发布了8款CoolSiC™ MOSFET产品。” 同年3月,台湾晶圆制造商举世晶圆(GWC)正式推出150mm碳化硅晶圆产品。10月,英飞凌再次推出选用全新 D2PAK-7L 封装的 1200V CoolSiC™ MOSFET,导通电阻从 30mΩ到 350mΩ;东芝推出适用于高功率电源的新款1200V碳化硅MOSFET——“TW070J120B”。

  产能新增方面,2019年5月Cree宣告,将在未来5年内,斥资10亿美元用于扩展SiC碳化硅产能,在公司美国总部北卡罗莱纳州达勒姆市制造一座选用最先进技术的自动化200mm SiC碳化硅出产工厂和一座资料超级工厂。

  意法半导体(ST)也在2020年2月份以1.375亿美元现金收买了瑞典SiC晶圆制造商Norstel AB,Norstel出产150mmSiC裸晶圆和外延晶圆。意法半导体表明,该买卖完结后,它将在全球产能受限的情况下操控部分SiC器材的整个供应链。

  “我国制造2025”计划中也明确提出要大力开展第三代半导体工业。据盖世轿车不完全计算,仅2020年,全国至少有10个碳化硅项目开工或获得发展。

  其间,天科合达的第三代半导体碳化硅衬底工业化基地建造项目2020年8月在北京市大兴区顺畅开工,总出资约9.5亿元人民币,新建一条400台/套碳化硅单晶成长炉及其配套切、磨、抛加工设备的碳化硅衬底出产线年年头竣工投产,建成后可年产碳化硅衬底12万片。

  2020年8月19日,三安光电宣告收买了于2019年出资约5.8亿元在福建安溪县建造产能3.6万片碳化硅衬底出产项意图北电新材。2020年11月合肥露笑科技出资100亿元建造的SIC设备制造、长晶出产、衬底加工、外延制造等工业链的研制和出产基地开工。

  瀚天天成电子科技出售副总裁司马良亮表明,由于碳化硅的出产瓶颈没有处理,质料晶柱的质量不稳定,造满足体商场无法大规模遍及。

  安森美半导体宽禁带产品线司理Brandon Becker以为,SiC基板的开发是公司以及其它厂家都在着力处理的最大瓶颈之一。SiC基板与传统的硅晶锭有很大不同,从设备、工艺、处理到切开的一切都需求进行开发,以处理碳化硅。

  “本来在长晶的晶种就要求适当高的纯度、获得的难度大,其次长晶的时刻适当长,硅资料长晶均匀只需3天即可长成一根晶棒,但碳化硅晶棒则需求一周,再者,一般的硅晶棒能够长200公分的长,但一根碳化硅的晶棒只能长出2公分。”上述剖析人士说道。

  此外,SiC自身归于硬脆性资料,由其制成的晶圆,在运用传统的机械式切开晶圆划片时,极易发生崩边,影响产品良率及可靠性。

  据了解,现在商场上的SIC晶圆绝大部分都是4英寸和6英寸,很少有厂商能出产8英寸SiC晶圆。而上述要素又导致了SiC价格昂扬,且跟着需求添加,SIC的价格屡次上涨,运用和推行难度就更大了。现在,SiC器材的价格是Si器材价格的4到5倍。

  不过,也有剖析以为,2022年有望成为碳化硅价格下降的要害转折点。碳化硅器材价值链可分为衬底——外延——晶圆——器材,其间衬底所占的本钱最高为50%,外延片是25%,器材晶圆出产环节20%,封装测验环节5%。

  海通证券猜测,由于干流奢华轿车品牌开端量产选用碳化硅计划的车型,这将大幅进步Cree等衬底厂商8英寸线年碳化硅器材价格有望下降到当时水平的1/4-1/3,此外,碳化硅有望进步3%-5%的碳化硅逆变器功率,然后下降电池本钱,碳化硅的经济性和功能优势将充沛闪现。

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