飛锃半導體CEO周永昌:碳化硅電力電子的快速商業化 -啟動新時代
2023年11月8-10日,第四屆亞太碳化硅及相關材料國際會議(APCSCRM)在中國北京郎麗茲西山花園酒店成功召開,共吸引了800余位國內外專家學者和企業代表、近400家企業的積極參與。
本屆會議共邀請來自德國、法國、日本、新加坡、中國以及中國臺灣和香港地區等五十余位行業頂尖專家、企業家,共同分享寬禁帶半導體技術最新研究進展,交換產業前瞻性觀點,展示企業先進成果,促進亞太地區寬禁帶半導體領域產學研用的相互合作和交流,推動寬禁帶半導體材料與器件的學術研究、技術進步和產業高質量發展!
飛锃半導體創始人兼首席執行官CEO周永昌先生受邀參與演講,主題為《碳化硅電力電子的快速商業化 -啟動新時代》,與大家分享當前SiC市場的發展情況,以及中高壓應用為碳化硅器件提供了廣闊的發展前景,并展望了SiC MOSFET的未來。
周永昌先生首先在演講中表示,根據Yole Intelligence的《Power SiC 2023年度市場報告》,碳化硅市場收益預計將以35%的復合年增長率從17億美元增長到90億美元,新能源汽車、充電樁、光伏儲能、智能家電、衛星通訊、高壓輸變電、軌道交通等熱門領域都推動著功率SiC器件的增長,其中汽車和工業應用是SiC市場增長的主要驅動力。SiC器件憑借優異的特性成為新能源汽車裝置中的理想器件。SiC器件具有更優的開關性能,更低的損耗以及允許更高的運行結溫,進而可以實現更高的功率密度、可靠性和效率。
2023年上半年,新能源汽車的整體滲透率接近30%,相比與2020年的5.9%,在短短3年時間實現了5倍增長!目前市面上大多數新能源汽車中的電池和功率轉換系統都采用400V電壓架構,但是當里程超過500公里時,新能源汽車應采用800V電壓架構,以實現更短的充電時間和更高的效率。
新能源汽車從400V向800V電壓的架構邁進是主流趨勢,大功率快充已然成為業內共識,能夠滿足快充和節能的需求。到2027年,800V電壓平臺的份額將從目前的4%增加到45%。
為了順應市場需求,飛锃半導體今年積極布局和開拓汽車市場,推出了車規級碳化硅產品,如1200V 35/70/160mohm和650V 30/45/60mohm,以滿足不同電壓應用的需求。這些產品具備高可靠性和高魯棒性,以及優異的開關性能和導通特性。此外,它們還具備出色的體二極管反向恢復特性,能夠顯著降低車載充電(OBC)和DC-DC應用的系統成本。飛锃半導體車規級碳化硅產品符合車規AEC-Q101可靠性驗證,并通過960V高壓H3TRB加嚴測試。
周永昌先生還提到,中國碳化硅技術起步雖晚,但是全產業鏈正在奮力追趕。在EPI領域,國內領先廠家生產的碳化硅EPI產品質量與國際大廠相當,預計到2023年底,中國6英寸碳化硅EPI的總產能可能超過100萬片,為全球市場提供碳化硅EPI產品。
碳化硅襯底作為產業鏈的核心環節之一,國內襯底公司正在快速發展。目前,國內已大量采用國產的6英寸碳化硅襯底制造二極管,在MOSFET領域,不少廠家也開始使用國產的6英寸襯底。根據Trendforce的數據,2023年中國6英寸SiC襯底產能可能只占全球產能的5%,但到2024年,中國的總產能可能會增長到50%,達到150萬片。與此相比,國際6英寸SiC襯底制造商的產能擴張態度較為保守,而中國制造商則持有樂觀態度,渴望擴大市場份額。
相對于6英寸,預計8英寸SiC EPI晶圓的價格將很快下降,由于6英寸的技術逐步成熟,迭代到8英寸時間變短,釋放出大量8英寸的產能。使用8英寸晶圓相同技術可以節省高達35%的成本。然而,8英寸晶圓仍存在一些工藝難題,需要在設備和工藝控制方面做更多努力。
根據inSemi的數據,國際襯底制造商將在2023-2024年開始生產8英寸襯底,而國內廠商將在2025-2026年開始生產,中國正在迎頭趕上,縮小與國際制造商的差距!
在碳化硅二極管領域,國內廠家的技術發展已經達到國外大廠的水平。大約在2013年,國內SiC二極管廠商就開始使用4英寸技術,飛锃半導體在2015年率先成功使用6英寸技術,實現國內該領域的技術破冰。隨著國內二極管技術成熟,越來越多的本土制造商進入市場,已經從奪取了IDM公司市場份額。
在碳化硅MOSFET領域,目前市場上有超過40家本土IDMs和SiC設計公司。在2020年,只有少量SiC廠商可以提供樣品,而飛锃半導體在2021年大規模批量生產。到2022年,更多的公司進入MOSFET市場。盡管國內的技術正在快速迎頭趕上,但與IDMs仍存在一代的差距。平面型MOSFET仍然是未來幾代產品的主流,當Rsdon,sp低于2.0時,平面型MOSFET可能達到極限,需要新的技術和結構。
飛锃半導體在今年也成功推出的第三代碳化硅MOSFET,包含多種市場主流規格,如1200V 14/18/30/40/80mΩ、750V 11/15mΩ。在產品結構上,第三代碳化硅MOSFET與上一代相比經過了進一步的技術及工藝改進,產品具備了更好的參數一致性,更低的開關損耗、以及更出色的導通特性,以滿足高可靠性和高性能的應用需求,廣泛應用于充電樁、光伏&儲能、車載OBC/DCDC/主驅等領域。
最后,周永昌先生表示,中國碳化硅市場正迎來蓬勃發展。盡管中國的SiC技術與國際大廠還存在差距,但我們正在努力迎頭趕上。國內廠家都在積極布局,未來有望在產業鏈上下游的深度協同合作下,逐步實現國產碳化硅器件在各個應用領域的替代。
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