成本走低是趋势,但仍是当前痛点

虽然SiC拥有不少优势,但它依然不是一项十全十美的技术。早在20世纪60年代SiC器件已经引起了人们的兴趣。相对于Si基半导体材料成熟的产业链,SiC材料产业链需要全新的布局,在外延生长、生产设备、可靠性、缺陷密度、成本等方面都面临着巨大挑战,这也是SiC并未大规模应用的主要原因。

自2016年开始,业内关于SiC材料的讨论又迎来了新一轮高潮。从技术节点来看,以英飞凌、科锐、罗姆、意法半导体等为代表的企业已经先后解决SiC器件良率问题,并成功推出了各类器件及模块,并在光伏及电源领域取得了成功应用。

目前,在光伏逆变器领域SiC器件得到了最成功的应用,主要的原因在于IGBT器件已经无法满足要求,厂商必然会过渡到SiC器件。而在其他应用领域,SiC器件成本问题仍然是客户考虑的重要因素,比如UPS/SMPS领域,其对于器件成本相比比较敏感。

这也是为什么SiC器件的推广普及需要综合考虑效率及成本问题。但从另一反面考虑,SiC器件成本虽然要高3-5倍。但是SiC器件能够大幅度降低相关器件的需求量及体积,从而大幅度降低系统成本。

目前,SiC器件已经在光伏逆变器领域获得成功应用,并逐渐向UPS/SMPS领域推广应用,电动汽车充电桩将成为下一个重要应用方向。未来将在牵引、电动车辆及电动驱动等领域获得广泛应用。

国内玩家“扎堆”功率半导体

经过多年的布局,国内第三代半导体产业正迎来飞速发展。SiC材料、器件齐发力,国内竞争格局初显。其中,SiC单晶和外延片是国内SiC产业链中较为成熟的环节。

单晶衬底方面,国内衬底以4英寸为主,目前,已经开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底。据CASA数据,山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成6英寸衬底的研发,中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。

外延片方面,国内瀚天天成、东莞天域半导体、国民技术子公司国民天成均可供应4-6英寸外延片,中电科13所、55所亦均有内部供应的外延片生产部门。

器件/模块/IDM方面,我国在碳化硅器件设计方面有所欠缺,还没有厂商涉及于此。但是在模块、器件制造环节我国已出现了一批优秀的企业,包括三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光、芯光润泽、深圳基本、国扬电子、士兰微、扬杰科技、瞻芯电子、天津中环、江苏华功、大连芯冠、聚力成半导体等。同时,比亚迪也宣布已投入巨资布局半导体材料SiC(碳化硅)。

从应用角度来看,国内SiC企业主要布局的领域也主要集中在在新能源发电、新能源汽车、轨道交通和智能电网等领域与国际市场重点发展的领域基本一致。

再回到本文最初提到的,类似理想汽车联合三安半导体成立合资公司的时间也不在少数。比如前不久,国产碳化硅芯片厂商瞻芯电子获小鹏汽车独家投资的战略融资。此外,小鹏汽车也已经导入了中车时代的产品,据悉,在去年12月,中车时代电气C-Car平台孵化的全新一代产品C-Power 220s正式发布,该产品是国内首款基于自主碳化硅(SiC)大功率电驱产品,系统效率最高可达94%。

总体来看,虽然国内已经开始大举推进SiC产业发展,但相比之下欧洲拥有完整的碳化硅产业链、外延、器件以及应用产业链。像Siltronic、意法半导体、IQE、英飞凌等,在全球电力电子市场拥有强大的话语权。此外,日本是设备和模块开发方面的绝对领先者,代表企业有松下、罗姆、住友电气、三菱等。国内想要赶上国际的步伐,还需要下一番功夫。