碳化硅(SiC)是一种应用十分普遍的人造材料,因具有高硬度、耐高温、耐磨、耐热震、耐腐蚀、良好导电性、导热性和吸收电磁波等特殊性能,除用作磨料外,在冶金、化工、陶瓷、航空航天等各工业部门均有H H 广泛应用。碳化l X 5 S硅在新能源汽车上的应用主$ D M U要有充电模块、车载充电机、压缩机、变X M c 1 J | v换器、电机驱动等部件。
在新能源汽车中,功率器件是电驱动系统的主要组成部分,对其h ! + Z # U 4 M e效率、功率密度和可靠性起着主导作用。目前,新能源y 1 ` t . A汽车电驱动部分主! $ z V L q要就硅基功率器件组成。随着电动汽车的E : 5 V b T发展,对电驱动的小型化和轻量化提出了更高的要求。
新能源汽车用功率器件需求量大
功率器件产品中,M( @ w _OSFET和IGBT是汽车电子的核心。MOSFET产品是功率器件市场应用最多的6 u Z } $ 1产品,占功率半导体分立器件市场的35．4%;IGBT是功率器件中增长最为迅速的产品,占总市场的25%,其作为新能源汽车必不可少的半导体器件9 # a { = * ],下游需求相当强劲。y [ K x + F
相比于传统燃油车,新能源汽车功率器件使用量更大。据分析,在传统内C c + ; v燃机车上,功率半导体装机价值为71美元,占据车用半导体总价值的21T u M T l D 6 m c%;而对于混合动力车,则在传统内燃汽车基础上新增的功率半导体| e . S ~ ` I价值为354美元,占据新增总价值的76%;在纯电动车上,功率半导体价值为387美元,占据车用半导体总价值的U T + ; ; ) f55%。
新能源4 s x c e 1 Z B汽车的销量迅速增长,下游市场需求可观。在2007年,国内新能源汽} C A 0 V车的总生产量为2179辆,而在2017年,国内生产量已经达到了819991辆,年复合增长率达到了惊人的93%,且同比增长均稳定在50%以上。而新能源汽车销量则从2011年的16 + u 8 s V o c5736辆增长到了2018年的t 3 , l d x 76185699万辆,增长了392倍。
充电桩是新能源汽车必不可少的配套设备,充电桩用A x F K C k功率器件主要是MOSFET芯片和IGBT芯片。据悉,到2020年国内充换电站数量将达到1．2万个,充电桩达到450万个。
SiC晶圆供不应求,国际大厂纷纷加码| M c ? a p *
火爆的市场 T K需求驱动着SiC晶圆厂商纷纷加码。龙腾半导体公司是一家致力于新型功率半导体器件研发、R W Z生产、销售和服务的高新技术企业。公司拥有百余项核心技术专利；制定超结功率MOSFET国家行业标准（标准号SJ/T 9014.8.2-2018）；运营校企联合新型研发平台（交大-龙腾先进功率半导体技术研究院）。公司建有一流的器件测试实验室及产品可靠性工程r 6 C D 6 $ g T N中心，并专注提供高效、可靠、安全的功率器件及高性价比的系统解决方案。公司已形成高压超结功率MOSFET、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、屏蔽栅沟槽型（SGT）功率m n o P x ( Z W 4MOSFET、低压沟槽型功率MOSFET、高压平面功率MOSFET及功率模块等完w } = 7 * 8 d整的功率器件产品系列p 3 ? 8 i s p & B。产品已在消费类（TC { / kV板卡电源、充电器、适配器、e 2 ^ Q ] mLED驱动电T % Z 5 +源）、工业类（计算机及服务器电源、通信电源）、汽车类（充电桩、车载电源）等领域得到了广泛应用。
深圳市晶茂微科技有限公% i d B ;司（官网www.jmwsemi.com）作为龙腾半导体官方授权顶级方案增值服务商，为电子企业提供优势的MOSFET0 f W b ,和IGBT等电子元件供应、方案、技术支持等各项服务，在香港、深圳两地均设有营销据点和仓储服务，已成为国内众多知名终端客户的首选合作伙伴。此外，公司还为客户提供包括降成本缩交期、紧缺元件供应、库存转卖优化、BOM配单、PCBA加工、技术支持等六大服务体系。公司产品品@ g x d质和服务在业内树立了优质的口碑和信誉，产品行销大中华区、东南亚、欧美等全球市场，已成为行业知名的半导体方案提供商。/ } J
2019年? Y l / #年初,科锐(Cree)剥离照明业务,专注于化合物半导体射频和功率应用市场9 Q x Z -,以满足5G通信和新能源汽车的市场需求,同年宣布5 N q O 9 M | @斥资10亿美元,扩大p } ? P A p $碳化硅产能。
近年来,日本昭和电工已三度进行了碳化硅晶圆的扩产,罗姆也宣布在2026年3月以前投资600亿日圆(约5．6亿美元),让SiC功率半导体产能提高16倍。德国X-Fab、台湾环球晶、嘉晶、汉磊也都斥资新建碳化硅生产线。
为了强化关键半导体材料的自制率,2019年ST完成了^ { F C G对瑞典SiC晶圆制造商Norstel的整体收购,SK Si# J S % y = N r Ultron也宣布,以4．5亿美元收购美国杜邦的碳化硅晶圆业务。
值得一提的是,由于SiC的技术、资金门槛都很高n / a d I y,且目前单晶生长缓慢、品质不够稳定,导致生产出的SiC晶圆良率B [ _ # i S不高、成本相对高,新入局的SiC晶圆厂商普^ G ( 6 k Z h Z {遍处于亏损状态。
美国、日本、欧洲在SiC领域起b ! y e P a C步早,6英寸碳化硅衬底已经量产,8英寸已研制成功i A H j K 4 q ?,仅Cree一家便占据了SiC衬底市场约40%份额。
据业内人士表示,国内SiC衬底厂商主要天科合达、河北同光、山东天岳、中科节能等,产品以4英寸为主,6英寸尚处在攻关阶段,质X M K r / t量相对薄弱。在外延方面,国内厂商主要有东莞天域、瀚天天成等,部分公司已能提供4、6英寸碳化硅外延片,针对1700V及以下的器件用的外延片已比较I G ` @ c K成熟,但对于高质量厚外l ? P @延的量产技术主要还是国外的Cree、昭和电! 8 / ) ^ . # r i工等少数b ? B企业具备。
国产功率半导体突破曙光初现
IGBT是新能源汽车u # r } @电机控制系统和充电桩的核心器件,新能源$ j F L ( n )汽车市场的增长必将D Y c / O带动功率半导体的发展。我国虽是全球最大的半导体消费国,半导体市场需求占全球市场约40%,但各类半导体器件和芯片的国产率却很低。
大陆地区功率半导体企业的产品主要集中在中低端领域,各类功率半导体器件和功率IC的国产化率不足50%,进口可替代空间巨大。目前国内在主流的第三代半导体材料为碳化硅与氮化硅领域积极布y G Q ] r c c局,前j L 1者多用于高压场合如智能电网、轨道交通等;后者则在高频领域如5G通信领域有更大的应用。
在碳化硅方面,国内公司已经逐步形成完整产业链,可以生产新一代的碳化硅功率半导体;在氮化镓材料方面,国际市场也处于起步研I A R B J (究阶段,市场格局尚不明朗,但国内诸多高等院校、研究机构、公司厂商已经进行了大量研究,拥有诸多的专利技术。
根据相关数据,* : 9 X ~ B截止2018年底,全球氮化镓专利拥有数量最多的是科瑞、东芝这些国际厂商,但中国企业也已占据一席之地。