為啥說SiC在功率器件領(lǐng)域更具有競爭力?
如今在需求龐大的功率半導(dǎo)體市場上,來自工藝材料方面的競爭十分激烈,傳統(tǒng)硅材料和新興的SiC、GaN工藝各有擁躉。不過,在當(dāng)前的時間節(jié)點(diǎn),SiC的綜合優(yōu)勢似乎更具有競爭力。
SiC是一種基于硅和碳的復(fù)合半導(dǎo)體材料。在生產(chǎn)流程中,專門的SiC襯底被開發(fā)出來,然后在晶圓廠中進(jìn)行加工,得到基于SiC的功率半導(dǎo)體。許多基于SiC的功率半導(dǎo)體和競爭技術(shù)都是專用晶體管,它們可以在高電壓下開關(guān)器件的電流。它們用于電力電子領(lǐng)域,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中電力的轉(zhuǎn)換和控制。
比較而言,SiC器件主要具備三點(diǎn)優(yōu)勢:更低的阻抗,帶來更小尺寸的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和更高的效率;更高頻率的運(yùn)行,能讓被動元器件做得更??;更高溫度的運(yùn)行,意味著冷卻系統(tǒng)可以更簡單。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,SiC的電力電子器件市場在2016年正式形成,市場規(guī)模約在2.1億~2.4億美金之間。據(jù)Yole預(yù)測,SiC市場規(guī)模在2021年將上漲到5.5億美金,這期間的復(fù)合年均增長率預(yù)計(jì)將達(dá)19%。
這種增長預(yù)期也取決于終端產(chǎn)品對SiC的需求。就目前市場而言,SiC在高功率產(chǎn)品上優(yōu)勢較為突出。因此,在現(xiàn)階段中,光伏儲能、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器UPS以及xEV是促進(jìn)SiC相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展動力。除此之外,伴隨著鐵路和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的升級,未來這兩塊市場也將拓展SiC相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展空間。
羅姆是較早一批將SiC功率元器件量產(chǎn)化的廠商之一,并于2010年成功量產(chǎn)了SiC-DMOS。羅姆半導(dǎo)體(深圳)技術(shù)中心經(jīng)理蘇勇錦表示,針對SiC巨大的市場需求,羅姆在兩年前已經(jīng)開始增產(chǎn)SiC產(chǎn)品,我們計(jì)劃加大資金投入,把2025年的產(chǎn)能增加到2017年的16倍。
不過,相比與傳統(tǒng)的應(yīng)用終端,整個SiC功率元器件在汽車電子市場會有更大的發(fā)展空間。在汽車應(yīng)用領(lǐng)域上,羅姆預(yù)測在2020年到2021年期間,國內(nèi)會有一些廠家直接使用純SiC器件在主機(jī)逆變器上。SiC的逆變器在未來三到五年會有一個比較爆發(fā)性的增長,尤其在電控市場上。
目前,羅姆在SiC產(chǎn)業(yè)鏈上具備較強(qiáng)的競爭力,從晶棒到晶圓,到封測,羅姆具備一條龍生產(chǎn)的能力,SiC器件主要集中在1200V,小的電流80A,大的電流600A;同時羅姆也在給國內(nèi)一些模組廠提供SiC晶圓,包括比亞迪、嘉興斯達(dá)、江蘇宏微等國內(nèi)半導(dǎo)體廠商。