扩大碳化硅晶圆供应

在环境问题、国家法规和消费者压力的推动下，全球汽车电气化竞赛正在进行。碳化硅 (SiC)是一种宽带隙半导体，一直是电动汽车(EV)的技术加速器，因为它提高了电力电子子系统的功率密度，同时降低了其整体尺寸、重量和成本。开发人员必须满足在保持车辆尺寸的同时将更多人员和货物放入电动汽车的需求。因此，市场正朝着使用 SiC 器件减小功率转换设备的尺寸和重量的方向发展。

随着行业从内燃机转向电动汽车，采用可以提高效率、提供更长续航里程和更快充电的新解决方案将为整个动力系统带来好处，设备制造商希望确保他们能够获得高质量的 SiC 衬底以支持他们的客户。

为了继续支持其市场地位，ST 宣布与 Cree 旗下公司 Wolfspeed 扩大其 150 毫米 SiC 晶片的供应协议。修订后的协议要求 Cree 在未来几年内向 ST 提供 150 毫米裸露和外延 SiC 晶圆，现在价值超过 8 亿美元。 

在接受《电力电子新闻》采访时，意法半导体功率晶体管部门营销传播主管 Gianfranco DiMarco 强调了 SiC 解决方案的竞赛，不仅适用于电动汽车市场，而且适用于所有行业。

意法半导体的 Gianfranco DiMarco

“为了满足对 SiC MOSFET 和二极管不断增长的需求，意法半导体与采购合作伙伴签署了[并且，正如本公告中强调的，扩大了]与采购合作伙伴的长期晶圆供应协议，”DiMarco 说。“与第三方供应商达成的这些战略协议将支持我们的增长计划，并使我们能够继续为客户服务。与此同时，我们最近宣布生产我们自己的第一批 200 毫米晶圆，目标是到 2024 年底通过内部生产满足我们 40% 的 SiC 晶圆需求。从应用的角度来看，很明显，汽车领域仍然是当今 SiC 器件的最大用户，但对于 ST，正如我们几周前披露的那样，我们目前有一半的项目针对工业应用，因此我们预计该领域也会增长，从而使市场敞口更加平衡。”

电动汽车用碳化硅

Cree-ST 协议将继续满足未来几年对 SiC 器件的大批量需求。市场研究公司 Yole Développement 预测，到 2026 年，电动汽车的市场需求每年将超过 4000 万辆，反映了 2020 年和最终预测年度之间 35% 的复合年增长率。

汽车制造商已透露计划在未来 5 到 10 年内投资超过 3000 亿美元用于电动汽车。新车型具有不同的电气化水平，从轻度混合动力电动汽车、全混合动力电动汽车和插电式混合动力电动汽车到零排放电池电动汽车和燃料电池电动汽车。

对于道路上的每辆电动汽车，续航里程更长的电动汽车不仅应该成为常态，而且电池应该更实惠且充电速度更快。随着硅达到其理论极限，由于其更宽的带隙、更高的击穿电场和更高的热导率，该行业正在转向电力电子行业的SiC。与硅元件相比，基于 SiC 的 MOSFET 确实实现了更低的损耗、更高的开关频率和更高的功率密度。

碳化硅晶片

碳化硅晶片

SiC 的物理键非常强，这使半导体材料具有很高的机械、化学和热稳定性。

尽管如此，碳化硅晶圆制造是一个微妙的过程。并非所有晶圆都适用于最终解决方案，例如二极管和 MOSFET。“当然，碳化硅晶圆 [和设备] 的制造仍然存在一些挑战，”DiMarco 说。“一些障碍就像行业在发展更大的硅片时所面临的障碍，包括供应商数量有限以及基本材料和制造工艺的纯度和缺陷密度。作为一个行业，随着时间和适当的投资，我们已经设法克服了硅片生产中的这些挑战，我们将继续在 SiC 方面取得进步。”

因此，尽管该行业正在努力实现 200 毫米直径的晶圆，但业界仍非常关注改进和优化 150 毫米晶圆的技术。

“行业已经开始向更大直径的 SiC 晶片过渡，即使在 200 毫米晶片成为行业标准之前还有一些障碍需要克服，”DiMarco 说。“碳化硅晶片本质上比相同尺寸的硅晶片更难加工。随着 ST 对 ex-Norstel AB 的收购，我们拥有适当的专业知识和专业知识来平稳过渡。当然，我们预计 150 毫米和 200 毫米晶圆制造将共存。

“ST 决定成为 SiC 器件的垂直集成供应商，这使我们能够满足客户需求，”他总结道。“虽然我们预计无法在内部满足我们对 SiC 晶圆的全部需求，但与 Cree 签订的此类供应协议向我们的客户保证，我们将能够通过尽可能满足他们的需求来为他们提供服务。”

审核编辑 黄昊宇