飞锃半导体CEO周永昌:碳化硅电力电子的快速商业化 -启动新时代

2023-11-17 09:53:54

2023年11月8-10日,第四届亚太碳化硅及相关材料国际会议(APCSCRM)在中国北京郎丽兹西山花园酒店成功召开,共吸引了800余位国内外专家学者和企业代表、近400家企业的积极参与。

 

本届会议共邀请来自德国、法国、日本、新加坡、中国以及中国台湾和香港地区等五十余位行业顶尖专家、企业家,共同分享宽禁带半导体技术最新研究进展,交换产业前瞻性观点,展示企业先进成果,促进亚太地区宽禁带半导体领域产学研用的相互合作和交流,推动宽禁带半导体材料与器件的学术研究、技术进步和产业高质量发展!

 

飞锃半导体创始人兼首席执行官CEO周永昌先生受邀参与演讲,主题为《碳化硅电力电子的快速商业化 -启动新时代》,与大家分享当前SiC市场的发展情况,以及中高压应用为碳化硅器件提供了广阔的发展前景,并展望了SiC MOSFET的未来。


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周永昌先生首先在演讲中表示,根据Yole Intelligence的《Power SiC 2023年度市场报告》,碳化硅市场收益预计将以35%的复合年增长率从17亿美元增长到90亿美元,新能源汽车、充电桩、光伏储能、智能家电、卫星通讯、高压输变电、轨道交通等热门领域都推动着功率SiC器件的增长,其中汽车和工业应用是SiC市场增长的主要驱动力。SiC器件凭借优异的特性成为新能源汽车装置中的理想器件。SiC器件具有更优的开关性能,更低的损耗以及允许更高的运行结温,进而可以实现更高的功率密度、可靠性和效率。

 


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2023年上半年,新能源汽车的整体渗透率接近30%,相比与2020年的5.9%,在短短3年时间实现了5倍增长!目前市面上大多数新能源汽车中的电池和功率转换系统都采用400V电压架构,但是当里程超过500公里时,新能源汽车应采用800V电压架构,以实现更短的充电时间和更高的效率。

 

新能源汽车从400V向800V电压的架构迈进是主流趋势,大功率快充已然成为业内共识,能够满足快充和节能的需求。到2027年,800V电压平台的份额将从目前的4%增加到45%。

 

为了顺应市场需求,飞锃半导体今年积极布局和开拓汽车市场,推出了车规级碳化硅产品,如1200V 35/70/160mohm和650V 30/45/60mohm,以满足不同电压应用的需求。这些产品具备高可靠性和高鲁棒性,以及优异的开关性能和导通特性。此外,它们还具备出色的体二极管反向恢复特性,能够显著降低车载充电(OBC)和DC-DC应用的系统成本。飞锃半导体车规级碳化硅产品符合车规AEC-Q101可靠性验证,并通过960V高压H3TRB加严测试。


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周永昌先生还提到,中国碳化硅技术起步虽晚,但是全产业链正在奋力追赶。在EPI领域,国内领先厂家生产的碳化硅EPI产品质量与国际大厂相当,预计到2023年底,中国6英寸碳化硅EPI的总产能可能超过100万片,为全球市场提供碳化硅EPI产品。

 

碳化硅衬底作为产业链的核心环节之一,国内衬底公司正在快速发展。目前,国内已大量采用国产的6英寸碳化硅衬底制造二极管,在MOSFET领域,不少厂家也开始使用国产的6英寸衬底。根据Trendforce的数据,2023年中国6英寸SiC衬底产能可能只占全球产能的5%,但到2024年,中国的总产能可能会增长到50%,达到150万片。与此相比,国际6英寸SiC衬底制造商的产能扩张态度较为保守,而中国制造商则持有乐观态度,渴望扩大市场份额。

 

相对于6英寸,预计8英寸SiC EPI晶圆的价格将很快下降,由于6英寸的技术逐步成熟,迭代到8英寸时间变短,释放出大量8英寸的产能。使用8英寸晶圆相同技术可以节省高达35%的成本。然而,8英寸晶圆仍存在一些工艺难题,需要在设备和工艺控制方面做更多努力。

 

根据inSemi的数据,国际衬底制造商将在2023-2024年开始生产8英寸衬底,而国内厂商将在2025-2026年开始生产,中国正在迎头赶上,缩小与国际制造商的差距!

 

在碳化硅二极管领域,国内厂家的技术发展已经达到国外大厂的水平。大约在2013年,国内SiC二极管厂商就开始使用4英寸技术,飞锃半导体在2015年率先成功使用6英寸技术,实现国内该领域的技术破冰。随着国内二极管技术成熟,越来越多的本土制造商进入市场,已经从夺取了IDM公司市场份额。

 

在碳化硅MOSFET领域,目前市场上有超过40家本土IDMs和SiC设计公司。在2020年,只有少量SiC厂商可以提供样品,而飞锃半导体在2021年大规模批量生产。到2022年,更多的公司进入MOSFET市场。尽管国内的技术正在快速迎头赶上,但与IDMs仍存在一代的差距。平面型MOSFET仍然是未来几代产品的主流,当Rsdon,sp低于2.0时,平面型MOSFET可能达到极限,需要新的技术和结构。

 

飞锃半导体在今年也成功推出的第三代碳化硅MOSFET,包含多种市场主流规格,如1200V 14/18/30/40/80mΩ、750V 11/15mΩ。在产品结构上,第三代碳化硅MOSFET与上一代相比经过了进一步的技术及工艺改进,产品具备了更好的参数一致性,更低的开关损耗、以及更出色的导通特性,以满足高可靠性和高性能的应用需求,广泛应用于充电桩、光伏&储能、车载OBC/DCDC/主驱等领域。


飞锃半导体CEO周永昌:碳化硅电力电子的快速商业化 -启动新时代


 

最后,周永昌先生表示,中国碳化硅市场正迎来蓬勃发展。尽管中国的SiC技术与国际大厂还存在差距,但我们正在努力迎头赶上。国内厂家都在积极布局,未来有望在产业链上下游的深度协同合作下,逐步实现国产碳化硅器件在各个应用领域的替代。

 

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