受惠于電動車市場需求提升,為因應(yīng)高電壓、高頻率及低耗損的技術(shù)需求,SiC(碳化硅)功率元件被視為接替高電壓IGBT的產(chǎn)品,可分為:SiC-SBD(SiC-蕭特基二極管)、SiC-MOSFET、Hybrid-SiC module(IGBT+SBD)以及Full-SiC module。市場總值將逐年攀升,估計2025年成長至約30億美元。
SiC功率元件憑借電動車發(fā)展擴大應(yīng)用,成本問題為主要考量
SiC功率元件在效能上較IGBT優(yōu)良,但制造成本偏高,由于SiC在磊晶制作上有材料應(yīng)力上的不一致性,造成晶圓尺寸放大時,會有磊晶層接合面應(yīng)力拉伸極限的問題,導致晶格損壞影響良率,故晶圓尺寸主流仍維持4寸或6寸,無法取得大尺寸晶圓成本優(yōu)勢。
過去SiC功率元件應(yīng)用以太陽能及PFC(Power Factor Correct) Power Supply為主,近年由于電動車趨勢,SiC功率元件具有體積小、模塊重量降低、散熱效能好,以及性能更佳等優(yōu)點而備受矚目。雖然價格高,但從系統(tǒng)層面來看,電機轉(zhuǎn)換效率的提升與電荷密度的增加,對電動車廠商頗具吸引力,若成本控制得宜,適合成為電動車提升動力及續(xù)航力的重要元件。
目前SiC功率元件的電壓范圍以600~1200V為大宗,對應(yīng)電動車使用之電力系統(tǒng),包括DC-DC Converter、Inverter、On-board Charger等;而在1700V以上的范圍,則對應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)應(yīng)用,例如快速充電樁、太陽能逆變器及高速鐵路變頻器等,預(yù)期在成本問題獲得改善后能加速拓展應(yīng)用層面。
歐美日IDM廠積極拓展SiC產(chǎn)品多元化,搶占供應(yīng)鏈市場
分析歐美日IDM大廠SiC功率元件的發(fā)展概況,日本廠商在材料、制程技術(shù)及市場需求相互搭配下,SiC功率元件的發(fā)展時間較早,握有關(guān)鍵技術(shù)專利。ROHM與Fuji Electronics的產(chǎn)品線布局完整,且ROHM過去宣稱完成優(yōu)化SiC成本,增加OEM廠商采購意愿;Mitsubishi在中國的高鐵IGBT供應(yīng)鏈中占主要份額,有助于未來SiC功率元件的采用。Toyota和Denso在SiC功率元件的合作,搭配自有汽車產(chǎn)品線做開發(fā)與實測,也預(yù)期提高SiC功率元件的使用率。
歐美IDM廠商部份則歸功于過去在功率半導體的布局,對Infineon、STMicroelectronics等大廠在電動車領(lǐng)域的SiC功率元件市場需求具正面效益,持續(xù)發(fā)表車用SiC功率元件與相關(guān)訊息。過去著重400V領(lǐng)域的ON Semiconductor也發(fā)表車用SiC功率元件,期許在新的供應(yīng)鏈市場中取得份額。
整體而言,由于制造成本與產(chǎn)能等因素,初期SiC功率元件在功率半導體的滲透率不高,預(yù)估2020年后開始有顯著成長,對IDM大廠而言,持續(xù)拓展產(chǎn)品線多元化應(yīng)用、降低制造成本并提升產(chǎn)能,將是拓展市場的重點。
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原文標題:受惠于電動車市場需求提升,SiC功率元件市場總值將逐年攀升
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