车用SiC市场规模,2年翻1倍

时间:2022-07-27浏览次数:790
转载自《半导体行业观察》

全球新能源汽车销售数冲高,各国、各厂为做出差异化,已经目光锁定碳化硅(SiC,silicon carbide)功率元件发展上,积极提升电动汽车动力性能;TrendForce表示,随着越来越多车厂开始在电驱系统中导入SiC技术,市场规模将呈现每2年翻1倍的急速成长态势。


TrendForce表示,目前车用SiC功率元件市场,主要由欧美IDM大厂掌控,关键供应商STM、ON Semi、Wolfspeed(原Cree)、Infineon及ROHM在此领域深耕已久,与各大车企及Tier1厂商互动密切;车用市场繁荣同样令各大厂商体会稳定供货能力重要性,因此陆续切入上游基板材料环节,试图完全掌握供应链,如ON Semi于去年收购GT Advanced Technologies。


此外,采用SiC功率元件的成本问题一直受到市场关注,其关键点落于上游基板材料,业界正尝试从诸多途径来进一步降低成本,包括新型晶体生长法(UJ-Crystal、晶格领域)、高效率晶圆加工技术(Soitec、Disco、Infineon、西安晟光矽研),以及追随Wolfspeed迈向8英吋。


TrendForce强调,随着碳化硅材料技术不断取得突破,以及晶片结构及模组封装工艺趋于成熟,SiC功率元件于车用市场渗透率持续攀升,并由目前的高阶车型应用逐步延伸至中、低阶车型中,从而加速汽车电动化进程。


TrendForce表示,从目前全球最大电动车市场的中国来看,上汽、广汽等车企已着手布局SiC全产业链,这给本土供应商创造了极大的发展机会。与此同时,诸如比亚迪、Hyundai等车企已纷纷启动芯片自研计划,亦给市场注入了新的活力。


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碳化硅市场规模预估2022年突破10亿美元关卡


SiC产业的新趋势:垂直整合是其中之一


在昨天半导体行业观察的报道《韩国首家拥有SiC全产业链的厂商诞生》的文章中,我们谈到了韩国SK集团通过收购,正是成为又一个控制了SiC全链条的公司。而根据咨询分析公司Yole的报道,这已经成为了SiC产业的一个重要趋势。

Yole 的化合物半导体团队宣布,到 2027 年,SiC 器件市场将达到 63 亿美元。随着过去几年电动汽车的发展趋势,更长的续航里程是客户的主要需求之一。然而,这反过来又产生了对快速直流充电的需求,以减少充电站的等待时间。800V EV 是满足需求的解决方案,并于 2021 年开始渗透市场。

Yole 化合物半导体和新兴材料技术和市场分析师 Poshun Chiu评论道。“SiC 被认为是提供良好效率的推动因素,供应 1200V 器件是可行的。随着更多 800V 电动汽车的问世,预计 SiC 将快速增长。同时,充电基础设施和光伏是支持电动汽车趋势的两个市场。需要更多的充电器来支持不断增长的电动汽车数量,可再生能源与电动汽车有着相同的二氧化碳零排放目标。这些是 SiC 获得更多动力的市场。”

SiC 市场参与者正在努力在这项价值数十亿美元的业务中创造更多收入。

例如,包括 STMicroelectronics、Wolfspeed、onsemi 和 Infineon Technologies 在内的公司宣布了他们的“十亿美元收入”目标。尽管每个参与者选择了不同的路径,但可以清楚地识别出它们之间商业模式的相似性。

在IDM方面,他们的商业模式是领先厂商选择供应设备,尤其是电源模块的模式。这种商业模式代表了更高的美元价值来增加收入。

STMicroelectronics 是领先的 SiC 公司,因为他们的模块已在特斯拉 Model 3 中使用多年。他们的活动不仅在设备级别;事实上,意法半导体在 2021 年展示了他们的内部 8 英寸 SiC 晶圆。

另一家领先的 SiC 公司 Onsemi 在 2021 年迈出了重要的一步,收购了 SiC晶圆供应商 GT Advanced Technologies。如今,Onsemi 正致力于扩大其 SiC 晶圆产能。其目标是支持其快速增长的 SiC 业务。

谈到全球电力电子领域的领先公司,英飞凌科技在 2021 年的 SiC 器件业务实现了令人印象深刻的 126% 的增长,超过了 57% 的平均增长率。英飞凌科技开发的 800V 现代 Ioniq5 凭借其坚实的工业应用基础,将其推向了快车道。

英飞凌科技股份公司碳化硅副总裁 Peter Friedrichs 博士表示:“碳化硅带来的效率优势与全球节约电能的努力完美匹配。不仅在太阳能转换或电动汽车充电等新兴和新应用中,而且在传统功率半导体应用中,采用率都会提高。我们不再需要宣传技术的好处;这些在业界非常有名——现在正转向智能实施的问题,从而带来长期的性价比优势。

至于Wolfspeed,也将其活动重点放在 SiC 业务上的决心。几年前,该公司决定进行重大重组,出售其 LED 业务并扩大其功率器件业务。凭借其在 SiC 晶圆上的领先地位,Wolfspeed 现已对其 8 英寸晶圆厂进行了认证。该公司正在向前发展,并提高了增长速度。

与此同时,ROHM 在十年前收购 SiCrystal 后正在扩大器件和晶圆的产能,以进行垂直整合。II-VI 通过展示符合汽车标准的 1200V 设备以及与通用电气的扩展合作伙伴关系,分享了他们的长期观点。

过去几年,这些主要参与者重塑了 SiC 生态系统。据 Yole 称,有两个主要趋势影响其供应链:晶圆制造和模块封装的垂直整合,以在未来几年获得更多收入。在此背景下,终端系统公司,例如汽车 OEM,正在更快、更灵活地采用 SiC,以管理与市场上多个晶圆供应商的供应……


由创新推动的SiC世界


从技术发展的角度,提出了 SiC 晶圆的创新方法。截至 2022 年,SiC 晶圆仍占 SiC 器件成本的主要部分。

System Plus Consulting的技术和成本分析师 Amine Allouche在2021 年 SiC 晶体管比较报告中表示:“SiC 原始晶圆成本占 1200V SiC MOSFET 外延晶圆成本的 60% 以上。尽管 SiC 晶圆产能一直在扩大,但在质量、产量和成本方面仍有很强的创新动力”。

8 英寸 SiC 晶圆被认为是扩大生产规模的关键步骤。目标显然是提高产量并在下一轮竞争中获得优势。主要 IDM 正在开发自己的 8 英寸 SiC 晶圆制造能力;截至 2022 年,一些晶圆供应商已经开始出货样品。

在 Yole 的功率 SiC 预测中,6 英寸仍将是未来五年的领先平台。然而,2022 年开始推出 8 英寸的初始量,并将被市场参与者视为战略资源。

另一种方法是优化晶圆加工工艺,从而从单个 SiC 晶锭生产更多晶圆。DISCO 等解决方案供应商已开发出激光切割系统以提高产量。英飞凌科技已经对他们的冷分流技术进行了认证。

一些公司提出了“开箱即用”的想法,提出了非常不同的 SiC 晶圆制造方法。Soitec 应用他们的 SmartCut 技术生产具有较低缺陷率的薄层的 SiC 晶圆和具有较低电阻率的处理晶圆。一家日本公司 Sumitomo Metal Mining 计划在未来几年增加其工程化 SiC 晶圆。瑞典初创公司 KISAB 提供基于晶圆的方法来提供高质量的 SiC 晶圆。这些创新可能会在未来几年加速 SiC 的全球发展…

在以 EV 应用为主的强劲市场中,未来 5 年具有数十亿美元的前景,预计 SiC 将进入越来越多的应用领域。为了实现这一目标,生态系统的演变和创新是最值得关注的因素。IDM是SiC的主要商业模式。此外,主要的 SiC 厂商正沿着供应链向模块级移动。战略是创造价值。与此同时,创新从未停止。因此,新进入者正在带来新的方法来提高规模、吞吐量、质量或成本。

Yole 的分析师坚信,SiC 是一个快速增长的市场。



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