近年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)、電化學(xué)儲(chǔ)能、以及光伏和風(fēng)電等新能源市場(chǎng)的快速發(fā)展，對(duì)高電壓需求提升，市場(chǎng)對(duì)功率器件的需求量大增，特別是電動(dòng)汽車(chē)的興起，讓IGBT功率器件常年處于緊缺狀態(tài)，當(dāng)前太陽(yáng)能逆變器也采用IGBT功率器件，導(dǎo)致未來(lái)幾年IGBT缺貨常態(tài)。此時(shí)，Sic功率器件乘勢(shì)而起，早早開(kāi)啟了汽車(chē)領(lǐng)域的滲透之路。

SiC功率模塊封裝

SIC功率器件介紹

SIC功率元件是一種基于硅碳化物材料制造的功率器件，主要有SiC MOSFET、 SiC JFET、SiC IGBT、SiC Schottky二極管等，與傳統(tǒng)的Si功率器件相比，具有更高的電壓、更大的電流、更高的開(kāi)關(guān)速度和更少的導(dǎo)通損耗等優(yōu)點(diǎn)。SIC功率元件的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括電力電子、新能源汽車(chē)、電磁爐、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等方面。

其實(shí)總體來(lái)說(shuō)SiC MOSFET的技術(shù)性能優(yōu)于硅基IGBT，但SiC的總體成本比較高，目前車(chē)用和其他領(lǐng)域使用占比并不太高，這主要是由于原材料、加工和產(chǎn)量決定的，難以充分利用其全部特性。反觀硅基IGBT，目前技術(shù)已經(jīng)非常成熟，經(jīng)過(guò)40多年的持續(xù)奮斗，不斷探索與創(chuàng)新，硅基IGBT的參數(shù)折中已經(jīng)達(dá)到了極高的水平，可以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用市場(chǎng)需求，而且成本可控。

TrendForce集邦咨詢(xún)分析師龔瑞驕指出，SIC功率元件碳化硅擁有優(yōu)越的電氣特性，傳統(tǒng)的硅材料無(wú)法比擬。碳化硅取代硅基IGBT是不可逆的趨勢(shì)，尤其是在800V充電架構(gòu)之下，硅基IGBT已經(jīng)達(dá)到性能的極限，很難滿(mǎn)足主驅(qū)逆變器的技術(shù)需求。從下游應(yīng)用來(lái)看，碳化硅組件是電動(dòng)汽車(chē)制造商未來(lái)必須考慮的核心組件，另外光伏儲(chǔ)能場(chǎng)景也在加速導(dǎo)入，因此近幾年碳化硅市場(chǎng)將維持供不應(yīng)求態(tài)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)熱度不會(huì)降低。

當(dāng)下SiC功率元件作為各家新能源電動(dòng)汽車(chē)性能致勝的另一個(gè)依賴(lài)技術(shù)，整車(chē)制造廠商爭(zhēng)相綁定未來(lái)幾年的SiC供應(yīng)，IGBT供應(yīng)商也不例外。

節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)必然會(huì)推動(dòng)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，IGBT和SiC功率器件是功率半導(dǎo)體的技術(shù)前沿。目前主要的供應(yīng)商還集中在國(guó)外，好在國(guó)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭也非常好，比如賽晶亞太半導(dǎo)體在2021年6月就完成了其第一條IGBT模塊生產(chǎn)線，并實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，該生產(chǎn)線制造的ED封裝IGBT模塊系列產(chǎn)品已經(jīng)在數(shù)家電動(dòng)汽車(chē)、風(fēng)電、光伏及工業(yè)電控領(lǐng)域企業(yè)開(kāi)展測(cè)試，去年年底完成了以晶圓形式向新能源乘用車(chē)市場(chǎng)客戶(hù)的批量交付。今年年中完成了IGBT模塊批量交付新能源乘用車(chē)客戶(hù)。此外，該公司SiC MOSFET產(chǎn)品也在布局當(dāng)中，預(yù)計(jì)今年推出第一代碳化硅模塊?！　?/p>

SIC功率器件相關(guān)生產(chǎn)廠商發(fā)展情況：

英飛凌

2023年，英飛凌將SiC、BMS、MCU當(dāng)作重點(diǎn)開(kāi)拓市場(chǎng)。

2月16日，其宣布將投資50億歐元，在德國(guó)德累斯頓建設(shè)一座12英寸晶圓廠。據(jù)悉，該模擬/混合信號(hào)技術(shù)和功率半導(dǎo)體新工廠計(jì)劃于2026年投產(chǎn)，其生產(chǎn)的模擬/混合信號(hào)零部件和功率半導(dǎo)體將主要應(yīng)用于汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用。

瑞薩電子

瑞薩電子方面，去年五月其宣布將向2014年10月關(guān)閉的甲府工廠（山梨縣甲斐市）投資900億日元，目標(biāo)在2024年恢復(fù)其300mm功率半導(dǎo)體生產(chǎn)線，生產(chǎn)包括IGBT和功率MOSFET在內(nèi)的產(chǎn)品。

2022年8月，瑞薩電子宣布針對(duì)下一代電動(dòng)汽車(chē)逆變器應(yīng)用，AE5代IGBT產(chǎn)品將于2023年上半年在瑞薩位于日本那珂工廠的200mm和300mm晶圓線上開(kāi)始批量生產(chǎn)。

意法半導(dǎo)體

意法半導(dǎo)體則在去年十月其宣布，將在意大利建造一座價(jià)值7.3億歐元的碳化硅晶圓廠。據(jù)介紹，這將是歐洲首家量產(chǎn)150mm SiC功率元件外延襯底的工廠，它整合了生產(chǎn)流程中的所有步驟。展望未來(lái)，ST致力于在未來(lái)開(kāi)發(fā)200mm晶圓。

安森美

2月11日，安森美正式接手了格芯一座在紐約的12英寸廠，并承諾為之投資13億美元。安森美表示，該工廠將生產(chǎn)支持電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)充電和能源基礎(chǔ)設(shè)施的芯片，將推動(dòng)公司能夠在汽車(chē)電氣化、ADAS、能源基礎(chǔ)設(shè)施和工廠自動(dòng)化的大趨勢(shì)中加速增長(zhǎng)。

安森美首席執(zhí)行官Hassane El-Khoury 指出，在未來(lái)三年內(nèi)，安森美將為SiC提供40億美元的承諾收入，2023年約為10億美元，并可能在2024年和2025年增長(zhǎng)約30%，達(dá)到17億美元。為了達(dá)成目標(biāo)，安森美已經(jīng)將生產(chǎn)SiC的晶圓廠產(chǎn)能翻了一番，并計(jì)劃在2023年再次翻番，然后在2024年再次翻番。

可以預(yù)見(jiàn)未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，硅基IGBT和SiC功率器件將會(huì)共存于市場(chǎng)。即便是電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)大火，會(huì)極大推動(dòng)IGBT和SiC器件的發(fā)展，由于成本和性能的考量，這兩者大概率是共存狀態(tài)。