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SiC功率元件凭借电动车发展扩大应用 成本问题为主要考量

2019/11/7 15:46:59 qinxiaoqing.com.cn

受惠于电动车市场需求提升,为因应高电压、高频率及低耗损的技术需求,SiC(碳化硅)功率元件被视为接替高电压的产品,可分为:SiC-SBD(SiC-萧特基)、SiC-、Hybrid-SiC module(IGBT+SBD)以及Full-SiC module。市场总值将逐年攀升,估计2025年成长至约30亿美元。

SiC功率元件凭借电动车发展扩大应用 成本问题为主要考量

SiC功率元件凭借电动车发展扩大应用,成本问题为主要考量

SiC功率元件在效能上较IGBT优良,但成本偏高,由于SiC在磊晶制作上有材料上的不一致性,造成晶圆尺寸放大时,会有磊晶层接合面应力拉伸极限的问题,导致晶格损坏影响良率,故晶圆尺寸主流仍维持4寸或6寸,无法取得大尺寸晶圆成本优势。

过去SiC功率元件应用以太阳能及(Power Factor Correct) Power Supply为主,近年由于电动车趋势,SiC功率元件具有体积小、模块重量降低、散热效能好,以及性能更佳等优点而备受瞩目。虽然价格高,但从系统层面来看,电机转换效率的提升与电荷密度的增加,对电动车厂商颇具吸引力,若成本控制得宜,适为电动车提升动力及续航力的重要元件。

目前SiC功率元件的电压范围以600~1200V为大宗,对应电动车使用之电力系统,包括DC-DC Converr、Inverter、On-board Charger等;而在1700V以上的范围,则对应基础设施和工业应用,例如快速充电桩、太阳能及高速铁路等,预期在成本问题获得改善后能加速拓展应用层面。

欧美日IDM厂积极拓展SiC产品多元化,抢占供应链市场

分析欧美日IDM大厂SiC功率元件的发展概况,日本厂商在材料、制程技术及市场需求相互搭配下,SiC功率元件的发展时间较早,握有关键技术专利。ROHM与Fuji Electronics的产品线布局完整,且ROHM过去宣称完成优化SiC成本,增加OEM厂商采购意愿;tsubishi在中国的高铁IGBT供应链中占主要份额,有助于未来SiC功率元件的采用。Toyota和Denso在SiC功率元件的合作,搭配自有汽车产品线做开发与实测,也预期提高SiC功率元件的使用率。

欧美IDM厂商部份则归功于过去在功率半导体的布局,对Infineon、STMicroelectronics等大厂在电动车领域的SiC功率元件市场需求具正面效益,持续发表车用SiC功率元件与相关讯息。过去着重400V领域的ON Semiconductor也发表车用SiC功率元件,期许在新的供应链市场中取得份额。

整体而言,由于制造成本与产能等因素,初期SiC功率元件在功率半导体的渗透率不高,预估2020年后开始有显著成长,对IDM大厂而言,持续拓展产品线多元化应用、降低制造成本并提升产能,将是拓展市场的重点。


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