電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/李彎彎)近年來,電動汽車產(chǎn)銷量不斷增長,同時越來越多車企將碳化硅產(chǎn)品用于電動汽車上,碳化硅功率半導(dǎo)體的未來市場被極度看好,為此,近日博世、東芝、羅姆等廠商紛紛表示,將大量擴大碳化硅功率半導(dǎo)體的產(chǎn)能。
東芝計劃擴大10倍產(chǎn)能
東芝半導(dǎo)體事業(yè)子公司東芝電子元件及儲存裝置,計劃在2023年將旗下姬路半導(dǎo)體工廠的SiC功率半導(dǎo)體產(chǎn)量擴增至2020年度的3倍,在2025年度進一步擴增到10倍,東芝半導(dǎo)體的目標(biāo)是最遲在2030年取得全球10%以上的市場份額。
羅姆目前在碳化硅市場已經(jīng)占據(jù)不少份額,未來還將投資約28億人民幣擴大產(chǎn)能,計劃在2025年將產(chǎn)能提高到現(xiàn)在的5倍以上,目前羅姆位于福岡縣筑后市的工廠已蓋好碳化硅新廠房,計劃2022年啟用,羅姆的目標(biāo)是在早期內(nèi)將全球市場份額從現(xiàn)在的20%提升到30%。
除了東芝、羅姆,博世也有擴產(chǎn)規(guī)劃,日前該公司發(fā)消息稱,經(jīng)過多年研發(fā),公司目前準(zhǔn)備開始大規(guī)模量產(chǎn)碳化硅功率半導(dǎo)體。博世表示,得益于電動汽車的蓬勃發(fā)展,博世接到了相當(dāng)多碳化硅半導(dǎo)體訂單。未來還將繼續(xù)擴大產(chǎn)能,計劃將產(chǎn)出提高到上億顆的水平。
為滿足相關(guān)的產(chǎn)能需求,博世今年已經(jīng)在羅伊特林根晶圓工廠增建了1000平方米無塵車間,另外該公司計劃到2023年底,還將新建3000平方米無塵車間。
新能源汽車成主要驅(qū)動力
近年來,新能源汽車快速成長,日前中國科學(xué)院院士歐陽明高在某會議上表示,2021年新能源汽車銷量和滲透率逐月提升,新能源汽車市場化進入爆發(fā)式增長新階段。
同時自特斯拉率先在Model 3上采用碳化硅產(chǎn)品之后,越來越多車企在電動汽車上使用碳化硅產(chǎn)品,包括比亞迪、蔚來、通用、豐田、小鵬、一汽等。
新能源汽車產(chǎn)銷量增長,及碳化硅功率半導(dǎo)體被更多的應(yīng)用在電動汽車上,都給功率半導(dǎo)體帶來較大的市場增長,根據(jù)Yole的數(shù)據(jù),2020年全球碳化硅市場規(guī)模為5.64億美元,預(yù)計到2025年將超過25億美元,每年增速達(dá)到30%。
碳化硅主要被用于新能源汽車的主逆變器、車載充電器、DC-DC上,這也被認(rèn)為是碳化硅市場增長的主要驅(qū)動力,有數(shù)據(jù)顯示,到2025年碳化硅在該領(lǐng)域的市場份額預(yù)計將達(dá)到62%。
為什么相對于硅基半導(dǎo)體,碳化硅功率半導(dǎo)體對電動汽車性能的提升作用更大?英飛凌之前發(fā)布過一篇文章,對此進行了全面的分析:首先是功率密度的提高,汽車空間非常小,所以提高功率密度是未來趨勢,SiC器件的特性不僅使功率半導(dǎo)體的封裝,相比較硅的方案更小,而且使與功率器件配套的無源器件和散熱器都做得更小。
其次是系統(tǒng)效率的提高,比如用在主逆變器里面,用碳化硅模塊和IGBT模塊相比可以提高大概5%的系統(tǒng)效率,對于整車廠有兩個選擇:第一,用相同的電池容量,續(xù)航里程可以提高5%;第二,如果設(shè)計相同的續(xù)航里程,電池容量可以減5%。比如Model 3大概是80度的電池,5%就是4度電,每次充電節(jié)省4度電,一年節(jié)約下來的成本還是比較可觀的,不過這里還需要考慮碳化硅模塊會比IGBT貴一些。
最后碳化硅還有一個重要的優(yōu)勢,就是非常適合高壓的應(yīng)用。一些充電樁運營商已經(jīng)把充電樁的電壓提高到了800V,以后的高壓直流充電樁里面也是用的高壓,在這些高壓的應(yīng)用里,以后碳化硅,特別是高壓的1200V的碳化硅比硅會更有優(yōu)勢。
提前擴產(chǎn)把握市場先機
雖然碳化硅功率半導(dǎo)體未來有很大的市場空間,而當(dāng)前碳化硅產(chǎn)業(yè)化還處于初期階段,因為相比于硅材料,碳化硅功率半導(dǎo)體的良率還比較低,成本比較高。
并且目前全球碳化硅產(chǎn)能也比較少,可以說相對于未來電動汽車快速增長帶來的市場增量,存在很大的不足,電子發(fā)燒友之前在一篇文章中寫到過,當(dāng)前全球SiC晶圓產(chǎn)能大約只有40到60萬片,如果特斯拉在2022年交付輛達(dá)到100萬輛,這些產(chǎn)能相當(dāng)于只夠特斯拉使用。
現(xiàn)在開始規(guī)劃擴產(chǎn)可以說是相當(dāng)合適的時機,一是新能源汽車市場開始進入爆發(fā)階段,碳化硅未來的市場需求毫無疑問會隨之提升,二是當(dāng)前碳化硅產(chǎn)能嚴(yán)重不足,提前規(guī)劃產(chǎn)能,便可以提前搶攻市場。
除了東芝、羅姆、博世等,目前國內(nèi)也在加大這方面的投入,比如,華潤微的6英寸商用碳化硅晶圓生產(chǎn)線已經(jīng)正式量產(chǎn),今年6月三安集成落成了碳化硅晶圓36萬片/年工廠等。
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