IGBT供不應求,SiC功率器件持續發力
近年來,電動汽車、電化學儲能、以及光伏和風電等新能源市場的快速發展,對高電壓需求提升,市場對功率器件的需求量大增,特別是電動汽車的興起,讓IGBT功率器件常年處于緊缺狀態,當前太陽能逆變器也采用IGBT功率器件,導致未來幾年IGBT缺貨常態。此時,Sic功率器件乘勢而起,早早開啟了汽車領域的滲透之路。
SiC功率模塊封裝
SIC功率器件介紹
SIC功率元件是一種基于硅碳化物材料制造的功率器件,主要有SiC MOSFET、 SiC JFET、SiC IGBT、SiC Schottky二極管等,與傳統的Si功率器件相比,具有更高的電壓、更大的電流、更高的開關速度和更少的導通損耗等優點。SIC功率元件的應用領域主要包括電力電子、新能源汽車、電磁爐、風力發電、太陽能發電等方面。
其實總體來說SiC MOSFET的技術性能優于硅基IGBT,但SiC的總體成本比較高,目前車用和其他領域使用占比并不太高,這主要是由于原材料、加工和產量決定的,難以充分利用其全部特性。反觀硅基IGBT,目前技術已經非常成熟,經過40多年的持續奮斗,不斷探索與創新,硅基IGBT的參數折中已經達到了極高的水平,可以滿足不同的應用市場需求,而且成本可控。
TrendForce集邦咨詢分析師龔瑞驕指出,SIC功率元件碳化硅擁有優越的電氣特性,傳統的硅材料無法比擬。碳化硅取代硅基IGBT是不可逆的趨勢,尤其是在800V充電架構之下,硅基IGBT已經達到性能的極限,很難滿足主驅逆變器的技術需求。從下游應用來看,碳化硅組件是電動汽車制造商未來必須考慮的核心組件,另外光伏儲能場景也在加速導入,因此近幾年碳化硅市場將維持供不應求態勢,產業熱度不會降低。
當下SiC功率元件作為各家新能源電動汽車性能致勝的另一個依賴技術,整車制造廠商爭相綁定未來幾年的SiC供應,IGBT供應商也不例外。
節能減排和低碳經濟必然會推動功率半導體市場的蓬勃發展,IGBT和SiC功率器件是功率半導體的技術前沿。目前主要的供應商還集中在國外,好在國內企業的發展勢頭也非常好,比如賽晶亞太半導體在2021年6月就完成了其第一條IGBT模塊生產線,并實現了量產,該生產線制造的ED封裝IGBT模塊系列產品已經在數家電動汽車、風電、光伏及工業電控領域企業開展測試,去年年底完成了以晶圓形式向新能源乘用車市場客戶的批量交付。今年年中完成了IGBT模塊批量交付新能源乘用車客戶。此外,該公司SiC MOSFET產品也在布局當中,預計今年推出第一代碳化硅模塊?! ?/p>
SIC功率器件相關生產廠商發展情況:
英飛凌
2023年,英飛凌將SiC、BMS、MCU當作重點開拓市場。
2月16日,其宣布將投資50億歐元,在德國德累斯頓建設一座12英寸晶圓廠。據悉,該模擬/混合信號技術和功率半導體新工廠計劃于2026年投產,其生產的模擬/混合信號零部件和功率半導體將主要應用于汽車和工業應用。
瑞薩電子
瑞薩電子方面,去年五月其宣布將向2014年10月關閉的甲府工廠(山梨縣甲斐市)投資900億日元,目標在2024年恢復其300mm功率半導體生產線,生產包括IGBT和功率MOSFET在內的產品。
2022年8月,瑞薩電子宣布針對下一代電動汽車逆變器應用,AE5代IGBT產品將于2023年上半年在瑞薩位于日本那珂工廠的200mm和300mm晶圓線上開始批量生產。
意法半導體
意法半導體則在去年十月其宣布,將在意大利建造一座價值7.3億歐元的碳化硅晶圓廠。據介紹,這將是歐洲首家量產150mm SiC功率元件外延襯底的工廠,它整合了生產流程中的所有步驟。展望未來,ST致力于在未來開發200mm晶圓。
安森美
2月11日,安森美正式接手了格芯一座在紐約的12英寸廠,并承諾為之投資13億美元。安森美表示,該工廠將生產支持電動汽車、電動汽車充電和能源基礎設施的芯片,將推動公司能夠在汽車電氣化、ADAS、能源基礎設施和工廠自動化的大趨勢中加速增長。
安森美首席執行官Hassane El-Khoury 指出,在未來三年內,安森美將為SiC提供40億美元的承諾收入,2023年約為10億美元,并可能在2024年和2025年增長約30%,達到17億美元。為了達成目標,安森美已經將生產SiC的晶圓廠產能翻了一番,并計劃在2023年再次翻番,然后在2024年再次翻番。
可以預見未來相當長一段時間,硅基IGBT和SiC功率器件將會共存于市場。即便是電動汽車市場大火,會極大推動IGBT和SiC器件的發展,由于成本和性能的考量,這兩者大概率是共存狀態。
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