0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

碳化硅器件步入发展“快车道”,碳化硅衬底龙头企业最新进展到哪了?

章鹰观察 来源:电子发烧友网 作者:章鹰 2023-05-24 00:10 次阅读

电子发烧友原创 章鹰

2023年,车规级碳化硅器件进入供不应求的阶段。当前碳化硅市场处于结构性缺货中,车规级产品持续短缺,光伏、储能需求也在增长。据博世中国执行副总裁徐大全表示,由于新能源汽车快速发展,碳化硅芯片在未来2至3年都将呈现供不应求的态势。DIGITIMES Research预测,2030年全球电动汽车销量有望超越5000万辆,将带动SiC功率器件于电动车市场销售额突破八成。

5月3日,英飞凌与国内碳化硅公司天科合达、天岳先进签订长期协议,以获取高质量且具有竞争力的6英寸碳化硅晶圆和晶锭,并助力其向8英寸碳化硅晶圆过渡。

wKgaomRskWuAN5DjAAEyOjDDJmY847.jpg
图:天域半导体8英寸SiC衬底


国内碳化硅衬底有哪些主要类型?主要厂商推出了哪些类型的衬底?国内碳化硅衬底进展如何?目前国内SiC衬底企业与国际SiC衬底企业对比,有哪些优劣势?本文将做详细的解读。

碳化硅衬底两大类型 8英寸崭露头角

碳化硅作为第三代半导体,相对于硅有特定的优势。碳化硅功率器件具备高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势,将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率,对高效能源转换领域产生重大而深远的影响,主要应用领域有电动车、充电桩、光伏新能源、轨道交通和智能电网等。

碳化硅导热系数是硅基的三倍,这令碳化硅器件的散热性能突出,对冷却系统的需求低,令整个系统的体积和重量得到一个大大的降低。碳化硅MOSFET的尺寸是硅基MOSFET尺寸的十分之一,导通电阻大大降低。基于碳化硅优异的物理特性,这种材料非常适用于制作耐高压、耐高温、高频的大功率器件。

wKgaomRskXeABPYIAAEeZ2FGRqg985.jpg
图:中电科半导体材料公司总经理助理马康夫


5月17日,在深圳半导体展上,来自中电科半导体材料公司总经理助理马康夫先生表示,碳化硅衬底有两种,一种是半绝缘型碳化硅衬底在射频器件上的应用,根据Yole报告,随着通信基础建设和军事应用的需求发展,全球碳化硅基氮化镓射频器件市场规模持续增长,预计从2020年的3.42亿美元增长到2026年的22.22亿美元,期间年均复合增长率达到17%。半绝缘型碳化硅衬底的需求量有望因此获益而持续增长。

一种是导电型碳化硅器件,碳化硅功率器件具备高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势,将极大地提高现有使用硅基功率器件的能源转换效率,对高效能源转换领域产生重大而深远的影响,主要应用领域有电动车、充电桩、光伏新能源、轨道交通和智能电网等。根据Yole报告,2021年碳化硅功率器件的市场规模为11亿美元,受益于电动汽车、充电桩、光伏新能源等市场需求驱动,预计2027年将增长至63亿美元,复合增长率34%。碳化硅衬底的需求因此获益并取得快速增长。碳化硅功率器件在2028年整个功率器件市场的份额将会达到20%以上。

此前,美国电动汽车大厂特斯拉提出减少75%的碳化硅用量,这可能基于两个方面考虑:首先碳化硅的供应量是否能跟上需求增长;其次碳化硅成本相对比较高。业界同仁在碳化硅降低成本方面需要更多努力,以推动碳化硅在功率器件市场的渗透进一步提升。

国产碳化硅大尺寸化是大势所趋。为什么要攻克8英寸衬底技术呢?马康夫指出,8英寸SiC衬底和6英寸SiC衬底相比,衬底面积提升78%,尺寸越大,边缘损失越少。出于成本考虑,碳化硅晶圆尺寸往更大的方向发展是必然的。晶圆尺寸更大,单片晶圆可以生产的器件数量就更多,带来器件级别成本的降低。从数量上看,根据 Wolfspeed 数据,从 6 英寸切换为 8英寸,碳化硅芯片数量有望从448 颗大幅增加至845颗。从成本上看,根据GTAT估计,相对于6英寸晶圆平台,8英寸衬底将使得碳化硅器件整体成本降低20%到35%。

国产碳化硅产业链和最新碳化硅衬底行业进展

中国第三代半导体产业技术创新联盟副秘书长赵静表示,2022年受到疫情影响,半导体进入下行周期。但是在新能源汽车、光伏、储能应用的需求增长下,第三代半导体的市场增长超预期。据CASA Research预测,到2026年,中国SiC、GaN功率器件的市场规模将达到366亿元,年复合增长率达到36.5%。
wKgZomRskYKAEY2lAAIenY59NZI321.jpg
国外碳化硅产业起步比较早,在下游应用推动下,碳化硅领域龙头企业掌握从衬底-外延-器件等碳化硅全产业链核心技术,长期霸占全球碳化硅器件市场。根据 Yole 数据,2022 年全球碳化硅器件市场营收规模较 2021 年增长 66%,市场份额排名前六名分别为 ST、Infineon、Wolfspeed、ROHM、Onsemi(安森美) 和Mitsubishi Electric。

在国际碳化硅衬底市场,根据 Yole 数据,2020 年全球半绝缘型碳化硅晶片厂商中,天岳先进排在 Wolfspeed 和贰陆公司之后,位居第三,处于国内领先水平。国内在碳化硅衬底领域起步晚,经过十多年的发展,已经涌现了天科合达、天岳先进、三安光电等企业;二极管/晶体管设计及模块封装、系统集成等有中芯国际、比亚迪半导体等,累计超过 50 家企业从事碳化硅相关业务。
wKgaomRskYqARFyoAAH4virqE6M629.jpg
据不完全统计,截止到2022年底,碳化硅衬底项目上马了40多家,到今年4月,碳化硅衬底项目上马50多家,但是现在有效产能非常有限。实现SiC衬底产业化的公司包括:山西烁科晶体有限公司、山东天岳股份有限公司、北京天科合达有限公司、河北同光半导体股份有限公司。

目前,碳化硅6英寸衬底技术成熟,预期产量的增加势必在未来带来竞争加剧,因此海内外碳化硅衬底企业将8英寸晶圆开发提上日程,国内碳化硅企业也是进展迅速。

第三代半导体产业技术创新联盟的数据显示,7家产业公司在SiC衬底领域有新进展。

去年3月,山西烁科晶体宣布,1月实现8英寸N型SiC抛光片的小批量生产。

2022年8月,晶盛机电研发出8英寸N型SiC晶体。

2022年9月,天岳先进8英寸SiC研发成功,在籽晶生长、粉料合成、热场设计、工艺固化、过程控制、加工检测等全流程实现技术自主可控,将投资1亿元推进量产化。

2022年10月,南砂晶圆采用物理气相传输法扩径获得了8英寸4H-SiC籽晶,用于8英寸导电型4H-SiC晶体生长,并且加工出厚度520um的8英寸4H-SiC衬底。

2022年11月,同光股份宣布已经成功做出了8英寸SiC衬底样片。

天科合达在2022年11月也发布了8英寸导电型SiC衬底,小规模量产的时间定在2023年。

2022年12月,科友半导体通过自主设计制造电阻长晶炉产出直径超过8英寸的SiC单晶。


中电科半导体材料公司总经理助理马康夫介绍说,山西烁科突破8英寸单晶生长及加工工艺关键技术,于2022年年初制备出8英寸N型/半绝缘型碳化硅单晶衬底; 6英寸N型衬底各类缺陷进一步减少,各项指标逐步优化,6英寸N型衬底已通过部分下游客户MOS产品验证。 2023年的产品、技术规划大体有以下两大方面:1、稳定6英寸N型衬底生产工艺的同时,优化改进生长加工工艺,提升良率,提升产品的一致性及稳定性;2、降低生产成本,从生产制造的各个环节进行“瘦身”,在保证产品质量的同时,进一步提升产品竞争力。

马康夫对碳化硅衬底产业未来发展进行了展望,他认为机遇和挑战并行,碳化硅衬底产业有三大机遇:1、碳化硅衬底行业国内外差距较小;2、建厂投资少,衬底新玩家众多;3、产业进一步细分。挑战在于两点:1、技术壁垒相对较高,时间积累,团队支撑;2、导入窗口期有限。他给出行业的建议:1、加速提升产业化管理水平及规模;2、加强产业链上下游的协同合作;3、加速推动国产原材料替代进程。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 碳化硅
    +关注

    关注

    25

    文章

    2818

    浏览量

    49223
收藏 人收藏

    相关推荐

    碳化硅衬底的特氟龙夹具相比其他吸附方案,对于测量碳化硅衬底 BOW/WARP 的影响

    一、引言 随着碳化硅在半导体等领域的广泛应用,对其衬底质量的检测愈发关键。BOW(翘曲度)和 WARP(弯曲度)是衡量碳化硅衬底质量的重要参数,准确测量这些参数对于保证
    的头像 发表于 01-23 10:30 72次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b>的特氟龙夹具相比其他吸附方案,对于测量<b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b> BOW/WARP 的影响

    不同的碳化硅衬底的吸附方案,对测量碳化硅衬底 BOW/WARP 的影响

    在当今蓬勃发展的半导体产业中,碳化硅(SiC)衬底作为关键基础材料,正引领着高性能芯片制造迈向新的台阶。对于碳化硅衬底而言,其 BOW(弯曲
    的头像 发表于 01-14 10:23 160次阅读
    不同的<b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b>的吸附方案,对测量<b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b> BOW/WARP 的影响

    碳化硅衬底的环吸方案相比其他吸附方案,对于测量碳化硅衬底 BOW/WARP 的影响

    在半导体领域,随着碳化硅(SiC)材料因其卓越的电学性能、高热导率等优势逐渐崭露头角,成为新一代功率器件、射频器件等制造的热门衬底选择,对碳化硅
    的头像 发表于 01-13 14:36 153次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b>的环吸方案相比其他吸附方案,对于测量<b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b> BOW/WARP 的影响

    什么是MOSFET栅极氧化层?如何测试SiC碳化硅MOSFET的栅氧可靠性?

    随着电力电子技术的不断进步,碳化硅MOSFET因其高效的开关特性和低导通损耗而备受青睐,成为高功率、高频应用中的首选。作为碳化硅MOSFET器件的重要组成部分,栅极氧化层对器件的整体性
    发表于 01-04 12:37

    碳化硅衬底修边处理后,碳化硅衬底TTV变化管控

    一、碳化硅衬底修边处理的作用与挑战 修边处理是碳化硅衬底加工中的一个关键步骤,主要用于去除衬底边缘的毛刺、裂纹和不规则部分,以提高
    的头像 发表于 12-23 16:56 285次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b>修边处理后,<b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b>TTV变化管控

    碳化硅衬底,进化12英寸!

    电子发烧友网报道(文/梁浩斌)碳化硅产业当前主流的晶圆尺寸是6英寸,并正在大规模往8英寸发展,在最上游的晶体、衬底,业界已经具备大量产能,8英寸的碳化硅晶圆产线也开始逐渐落地,进入试产
    的头像 发表于 11-21 00:01 2787次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b><b class='flag-5'>衬底</b>,进化<b class='flag-5'>到</b>12英寸!

    碳化硅功率器件的工作原理和应用

    碳化硅(SiC)功率器件近年来在电力电子领域取得了显著的关注和发展。相比传统的硅(Si)基功率器件碳化硅具有许多独特的优点,使其在高效能、
    的头像 发表于 09-13 11:00 702次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>功率<b class='flag-5'>器件</b>的工作原理和应用

    碳化硅功率器件的优势和应用领域

    在电力电子领域,碳化硅(SiC)功率器件正以其独特的性能和优势,逐步成为行业的新宠。碳化硅作为一种宽禁带半导体材料,具有高击穿电场、高热导率、低介电常数等特点,使得碳化硅功率
    的头像 发表于 09-13 10:56 832次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>功率<b class='flag-5'>器件</b>的优势和应用领域

    碳化硅功率器件的原理简述

    随着科技的飞速发展,电力电子领域也迎来了前所未有的变革。在这场变革中,碳化硅(SiC)功率器件凭借其独特的性能优势,逐渐成为业界关注的焦点。本文将深入探讨碳化硅功率
    的头像 发表于 09-11 10:47 629次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>功率<b class='flag-5'>器件</b>的原理简述

    碳化硅功率器件的优点和应用

    碳化硅(SiliconCarbide,简称SiC)功率器件是近年来电力电子领域的一项革命性技术。与传统的硅基功率器件相比,碳化硅功率器件在性
    的头像 发表于 09-11 10:44 646次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>功率<b class='flag-5'>器件</b>的优点和应用

    碳化硅功率器件有哪些优势

    碳化硅(SiC)功率器件是一种基于碳化硅半导体材料的电力电子器件,近年来在功率电子领域迅速崭露头角。与传统的硅(Si)功率器件相比,
    的头像 发表于 09-11 10:25 688次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>功率<b class='flag-5'>器件</b>有哪些优势

    碳化硅功率器件的优势和分类

    碳化硅(SiC)功率器件是利用碳化硅材料制造的半导体器件,主要用于高频、高温、高压和高功率的电子应用。相比传统的硅(Si)基功率器件
    的头像 发表于 08-07 16:22 670次阅读
    <b class='flag-5'>碳化硅</b>功率<b class='flag-5'>器件</b>的优势和分类

    碳化硅器件的类型及应用

    碳化硅是一种广泛用于制造半导体器件的材料,具有比传统硅更高的电子漂移率和热导率。这意味着碳化硅器件能够在更高的温度和电压下工作,同时保持稳定性和效率。
    发表于 04-16 11:54 790次阅读

    碳化硅压敏电阻 - 氧化锌 MOV

    碳化硅圆盘压敏电阻 |碳化硅棒和管压敏电阻 | MOV / 氧化锌 (ZnO) 压敏电阻 |带引线的碳化硅压敏电阻 | 硅金属陶瓷复合电阻器 |ZnO 块压敏电阻 关于EAK碳化硅压敏
    发表于 03-08 08:37