SiC功率元件市场总值将逐年攀升,受惠于这一市场

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受益于电动汽车市场日益增长的需求,SiC(碳化硅)功率元件被认为取代高压IGBT,以满足对高压,高频和低损耗技术的需求,可分为:SiC- SBD(SiC-肖特基二极管,SiC-MOSFET,混合SiC模块(IGBT + SBD)和全SiC模块。市场价值将逐年上升,预计到2025年将增长至约30亿美元。

SiC电源组件随着电动汽车的发展而扩展其应用,成本问题是主要考虑因素

SiC功率元件在性能方面优于IGBT,但制造成本高。由于外延制造中SiC的材料应力不一致,晶片尺寸增大,并且外延层接合表面存在应力拉伸极限。问题是晶格损坏会影响产量,因此晶圆的主流尺寸仍然保持在4英寸或6英寸,并且不能获得大尺寸晶圆的成本优势。

过去,SiC功率元件主要基于太阳能和PFC(功率因数校正)电源。近年来,由于电动汽车的发展趋势,SiC功率元件由于体积小,模块重量减小,散热性能好,性能更好而备受关注。虽然价格高,但从系统水平来看,电动机转换效率的提高和电荷密度的增加对电动汽车制造商来说是有吸引力的。如果成本得到适当控制,则适合成为电动汽车提高动力和耐力的重要部件。

目前,SiC功率元件的电压范围为600-1200V,对应于电动汽车所使用的电源系统,包括DC-DC转换器,逆变器,车载充电器等,并且在1700V以上的范围内,对应于基础设施和工业应用。例如,在成本问题得到改善之后,预计快速充电桩,太阳能逆变器和高速铁路逆变器将加速应用水平的扩展。

欧洲,美国和日本的IDM工厂积极拓展SiC产品多样化并占领供应链市场

分析了欧洲,美国和日本IDM制造商的SiC功率器件的发展。在材料,工艺技术和市场需求的结合下,SiC功率元件已经发展得更早,并拥有关键技术专利。 ROHM和富士电子的产品线布局完成,ROHM此前声称完成了SiC成本的优化并提高了OEM的购买意愿;三菱拥有中国高速IGBT供应链的主要份额,这将有助于采用未来的SiC功率元件。丰田和电装正在共同开发SiC功率元件,以开发和测量自己的汽车产品线。预计还将提高SiC功率元件的利用率。

欧洲和美国的IDM制造商部分归因于过去功率半导体的布局。它们对英飞凌和意法半导体电动汽车领域的SiC功率元件的市场需求产生了积极影响,并继?⒉计礢iC功率元件及相关信息。过去,专注于400V领域的安森美半导体也宣布推出汽车碳化硅功率元件,预计将在新的供应链市场中占有一席之地。

总的来说,由于制造成本和容量等因素,功率半导体中初始SiC功率元件的渗透率不高。预计2020年后将出现大幅增长。对于IDM制造商而言,产品线将继续多样化。降低制造成本和提高生产能力将是扩大市场的重点。

拓跋工业研究院