SiC碳化硅——功率半導體皇冠上的明珠
在近兩年技術產品發(fā)布上,“SiC碳化硅”成為所有跨國零部件供應商和主機廠的經常提起的明星產品,包括麥格納、博格華納、馬勒、大陸集團等等,都紛紛宣稱他們用了碳化硅。
例如奔馳今年初的發(fā)布的EQXX,就宣稱:“搭載最大功率150kW的后橋電機,應用了碳化硅功率模塊,進一步降低了損耗。”
可以想像的是,未來汽車都會電動化,那么對SiC碳化硅功率器件的需求是龐大的。市場調研咨詢公司Yole發(fā)布的預測顯示,從現(xiàn)在到2025年,碳化硅市場每年的增速將達到30%,市場規(guī)模將超過25億美元。
當規(guī)模達到15億美元時,搭載碳化硅器件的汽車將占據(jù)市場主導地位。
而功率半導體SiC碳化硅和IGBT量產化,集中在德國英飛凌Infineon,恩智浦NXP,意法半導體STM,安森美ONsemi等少數(shù)幾家,特別是英飛凌的優(yōu)勢很明顯。
國內目前能夠實現(xiàn)自主研發(fā)到量產的廠商是比亞迪,旗下的比亞迪半導體產品包含了主流的IGBT,以及高端產品SiC碳化硅MOFEST等,覆蓋十分全面。
比亞迪半導體SiC車用功率模塊,結構十分緊湊,僅一個手掌大小,輸出功率250KW。自產SiC功率半導體也讓比亞迪電動車在電機驅動上帶來明顯的效率提升,并使電機驅動控制器體積減小60%以上。
正是因為SiC碳化硅的重要性,汽車零部件排名第一的博世,兩年前宣布將繼續(xù)推進碳化硅芯片研發(fā)并實現(xiàn)量產。
博世的量產不僅是SiC封裝的模塊,而是從最基礎的晶圓、芯片開始大批量生產。
2021年博世已在羅伊特林根晶圓工廠增建了1000平方米無塵車間,2023年底還將新建3000平方米無塵車間。目前使用的150毫米晶圓,而很快計劃使用200毫米晶圓制造,單個晶圓需花費數(shù)月時間才能在無數(shù)機器設備中完成上百個工藝步驟。
博世將繼續(xù)擴大碳化硅功率半導體的產能,計劃將產出提高至上億顆的水平。同時著手研發(fā)功率密度更高的第二代碳化硅芯片,預計將于2022年投入大規(guī)模量產。
未來要實現(xiàn)我們電動車的“彎道超車”夢,必須在關鍵技術上有突破。而對于電動車來說,SiC碳化硅功率芯片,是我們最需要突破的技術。
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