碳化硅(SiC)市場已漸漸落地


2021年慕尼黑上海電子展如期展開,第三次參展的瑞能半導體向我們展示了一方面給我們展示了傳統的硅基器件,比如第四代快速恢復二極管、第五代超軟恢復的二極管產品、IGBT以及一些保護器件,來應對需求端不斷高頻化和對效率極致追求的變化;另一方面,針對第三代半導體領域,瑞能半導體還推出了第六代碳化硅二極管產品。


 
圖 | 瑞能半導體慕展展品示意


瑞能半導體市場部總監謝豐表示,“對于碳化硅器件來說,瑞能在國內算是頭部供應商了,是目前國內唯一一家有平臺和技術能夠推出第六代的碳化硅二極管產品的廠商,采用主流的MPS或者JBS加上薄片工藝,產品性能媲美國際品牌。”


從市場的角度來看,空調、5G基站電源、充電樁以及新能源汽車是目前落地比較好的幾個領域?照{方面,受到去年7月份國家頒布的新的《空調能效標準》的影響,對空調能效的要求變得更加嚴苛,空調廠商不得不做很多改進來適應能效要求,比如說以前空調工作頻率20KHz,現在都是60、70KHz,但我們知道,工作頻率越高,整機EMI困擾就會越大,一方面是系統設計的調整,另一方面是倒逼元器件供應商進行改進,瑞能半導體的第五代軟恢復二極管就是在這樣的環境中應運而生的。


 
圖 | 瑞能半導體市場部總監謝豐


再比如說充電樁和新能源汽車這塊,隨著對IGBT的工作效率以及工作環境的要求的不斷提高,不管是650V的還是1200V的碳化硅器件都扮演著重要的角色(硅器件在25℃和125℃的條件下,反向恢復能力可能會差1~2倍以上,而碳化硅器件在常溫和高溫下的變化不是很大),瑞能半導體市場部總監謝豐直言,“未來IGBT可能會被碳化硅器件替換掉”。根據外媒分析師的判斷,隨著電動汽車市場的快速發展,電動汽車所需的碳化硅功率半導體,在2025年將占到碳化硅功率半導體市場的37%,較2021年將提高25個百分點。


碳化硅(SiC)器件價格分析


碳化硅市場的鋪開趨勢已在預料之中,而價格一直是限制碳化硅器件快速普及的攔路石。那么目前,對比硅器件,碳化硅到底有多貴呢?瑞能半導體市場部總監謝豐表示,“碳化硅是一種襯底,襯底占了50%的碳化硅器件成本,再加上外延和封裝成本,整體算下來基本比硅器件要貴上5~6倍。但對于系統商場而言,還有其他其它器件的存在,不太好評估價格。好消息是目前我們看到襯底的成本在急劇下降,不光是國外比較好的襯底廠商,現在國內也有很多廠商加入到襯底領域,比如像山東和北京的一些公司,他們做的東西也是不錯的,市場因為競爭的關系,襯底成本在下降,整個碳化硅降價幅度也是比較快的。而對于瑞能半導體而言,還是要在設計環節上就開始考量,盡量從設計上完成性能以及降本的需求。”


硅(Si)器件馬上要被碳化硅(SiC)器件所替代了?


近年來,一直有一種聲音,那就是“第三代半導體普及后,是不是硅器件就要消失了?”其實不然,首先從可靠性的角度來看,硅已經發展了五六十年了,大家對硅都研究得很清楚了,包括怎么把器件設計得更加可靠,有非常多理論支持。而碳化硅的發展時間尚短,還需要更多的研究和探索,比如從襯底這塊怎么把缺陷降低,器件上怎么做更好的設計,提升產品的質量和可靠性。以電源轉換器件為例,可靠性是非常重要的,任何客戶都不希望使用過程當中失效,而且你放在車上、光伏上或者充電樁上,室外的粉塵、高溫、震動是沒有辦法避免的,怎么把這個做得很可靠,降低它的失效率,這是很大的挑戰,需要花更多精力研究。因此,不管是從技術可靠性還是成本考量出發,硅器件都還有發光發熱的地方,但這不影響碳化硅對其部分市場的擠壓。