La cadena industrial de nuevos vehículos de energía y equipos de comunicación se está desarrollando rápidamente, y la demanda de semiconductores de potencia ha aumentado considerablemente, especialmente la demanda de semiconductores de potencia de tercera generación representados por SiC y GaN. Según Yole, el mercado de aplicaciones más grande para SiC proviene de los automóviles. El uso de soluciones de SiC puede hacer que el sistema sea más eficiente, más liviano y más compacto. Con la reducción gradual de los costos de SiC y la expansión continua de las aplicaciones, las perspectivas de desarrollo del mercado futuro son amplias.

En la actualidad, los dispositivos de energía domésticos de SiC dependen principalmente de las importaciones, y la cadena de la industria automotriz depende particularmente de esto. Para cambiar esta situación, durante las "dos sesiones" de este año, la "Propuesta para promover el desarrollo científico de la industria de semiconductores de potencia de China" presentada por el Comité Central de los Progresistas Democráticos propuso mejorar aún más la política de desarrollo de la industria de semiconductores de potencia e incluir La investigación y el desarrollo de nuevos materiales semiconductores de potencia en el plan nacional. , Realice el suministro independiente de semiconductores de potencia lo antes posible. En el futuro, la escala de la nueva cadena de la industria automotriz energética de mi país se ampliará aún más, y la demanda de dispositivos de energía provocará una explosión. Por esta razón, los fabricantes nacionales que huelen las oportunidades comerciales también están acelerando el diseño de la cadena de la industria de semiconductores de potencia de SiC.


La demanda de dispositivos automotrices SiC ha aumentado

La industria de los automóviles de nueva energía tiene la "vieja dificultad" de la duración de la batería y la carga que debe resolverse con urgencia. Por esta razón, las compañías automotrices necesitan semiconductores de potencia con una mayor eficiencia de conversión, que se ha convertido en una fuerza impulsora importante para la expansión del mercado de dispositivos de potencia de SiC. Como uno de los materiales semiconductores de tercera generación, el SiC tiene un intervalo de banda más amplio, mayor campo eléctrico de ruptura, conductividad térmica, tasa de saturación de electrones y resistencia a la radiación. Por lo tanto, los dispositivos de alimentación de SiC tienen clasificaciones de alto voltaje y baja conducción. Tiene un buen rendimiento en términos de resistencia y velocidad de conmutación rápida, que puede satisfacer las necesidades de las compañías automotrices en conversión de energía y eficiencia energética.

Especialmente en términos de mejorar la eficiencia energética, los dispositivos SiC tienen ventajas sobresalientes sobre otros materiales a base de silicio. Georges Andary, presidente de Bosch Automotive China, dijo que los semiconductores de carburo de silicio pueden aportar mayor potencia a los motores y traerán nuevos cambios a la industria automotriz. En comparación con los productos tradicionales a base de silicio, el uso de productos de carburo de silicio reduce el consumo de energía en un 50%, y la potencia también se ha mejorado para aumentar el rango de crucero del automóvil en un 6%.

En comparación con otros productos a base de silicio, el carburo de silicio tiene una mejor conductividad y una mayor frecuencia de conmutación, lo que reduce el consumo de energía y los costos. En la actualidad, los OEM como Tesla han introducido productos de carburo de silicio. Para aumentar la potencia del motor de accionamiento del vehículo eléctrico y reducir el consumo de energía, Tesla Model 3 utiliza un módulo de potencia SiC completo en el controlador del motor. De acuerdo con el desmontaje y análisis extraños, el inversor en el control electrónico utiliza el dispositivo de alimentación central SiC de ST. Todo el módulo de alimentación está compuesto por un módulo de un solo tubo con un voltaje de resistencia de 650V.

Con base en la experiencia anterior de reemplazo de productos, otras compañías automotrices cambiarán gradualmente a módulos de potencia SiC bajo el efecto de demostración de Tesla. Los dispositivos de SiC se utilizarán ampliamente en los sistemas de transmisión de vehículos eléctricos en los próximos 3-5 años. Un informe de CSA Research muestra que en 2019, la escala de aplicación de dispositivos SiC en el nuevo segmento de vehículos de energía (incluidos vehículos completos e instalaciones de carga) es de aproximadamente 430 millones de yuanes, y el tamaño del mercado alcanzará 1.624 millones de yuanes en 2024, con un tasa promedio anual de crecimiento compuesto. La tasa alcanzó el 30,4%.

Desde la perspectiva de las ventas de vehículos de nueva energía en 2019, China todavía ocupa la mitad del mercado global de vehículos de nueva energía. Este es también un mercado clave para que los principales fabricantes internacionales aumenten el diseño de SiC de semiconductores de tercera generación. Se entiende que la cuota de mercado de los dispositivos de SiC se concentra principalmente en manos de fabricantes extranjeros, entre los cuales Infineon, ROHM, ST y Cree cuatro compañías representan casi el 90% de la cuota de mercado global. Además de los fabricantes de semiconductores intermedios como Cree, ROHM, Infineon y otros fabricantes de semiconductores que han lanzado productos SiC Mosfet de grado automotriz, las empresas intermedias representadas por empresas de nivel 1 como Bosch están avanzando rápidamente en semiconductores automotrices y sus semiconductores de tercera generación. han ingresado oficialmente a la cadena de suministro automotriz. Cooperacion cercana. Los expertos de la industria dijeron a Jiwei.com: “La cadena de la industria automotriz es actualmente la mayor concentración de consumo de carburo de silicio. Con la ventaja de ser la empresa número uno del mundo, Bosch se ha embarcado rápidamente en dispositivos de semiconductores de potencia y ahora figura en el mercado europeo de semiconductores. Cuarto en volumen ".


Las empresas nacionales aumentan su fuerza en SiC

Además de aumentar la inversión por parte de gigantes extranjeros, las compañías nacionales están aumentando activamente el diseño de la cadena de la industria de SiC bajo el fuerte apoyo de las políticas y la promoción del mercado de chips de SiC por parte de la cadena de la industria automotriz. "La industria de semiconductores de energía de China tiene un gran espacio y perspectivas prometedoras. Para las compañías nacionales de semiconductores de energía que dependen del mercado chino, se puede decir que es una oportunidad de desarrollo que no se puede perder". Li Hong, gerente general de China Resources Micropower Device Business Group, fue entrevistado por el reportero de Jiwei.com Said cuando.

En términos de diseño de la línea de producción, China Resources Micro anunció recientemente la producción en masa oficial de la primera línea de producción comercial de obleas de SiC de 6 pulgadas del país. La línea de producción puede lograr la producción en masa tan rápidamente, principalmente porque China Resources Micro ha adoptado una estrategia diferente a la de otros fabricantes. Según fuentes relevantes de China Resources Micro, "a diferencia de la mayoría de las otras compañías, pueden invertir en líneas de producción de carburo de silicio, comenzando con obleas de 4 pulgadas, y luego desarrollando hasta 6 y 8 pulgadas después de que el proceso esté maduro, y Somos La línea de producción original de Si fue adaptada. Debido a nuestra rica experiencia en la línea de producción de dispositivos de alimentación de Si, comenzamos directamente desde 6 pulgadas al principio, reduciendo el tiempo y el costo de prueba y error, y completando el SiC6 tan pronto posible con menos inversión. Construcción de línea de producción comercial en pulgadas ". Sin embargo, la persona dijo que no es conveniente revelar los detalles de la tasa de aprobación de la oblea y la capacidad de producción.

Según Jiwei, la tasa calificada actual de obleas de SiC en el mundo es tan alta como 70% -80%, mientras que la tasa calificada de obleas de SiC de 4 pulgadas en la base de la industria de SiC de China Electronics puede alcanzar el 65%, que puede llegar a 180,000 dentro de tres años Capacidad de producción de piezas / año.

En la actualidad, la tasa general de calificación de las obleas nacionales de SiC no es alta. Desde el nivel micro del material, se relaciona principalmente con la estructura de crecimiento cristalino. El monocristal de SiC tiene más de 250 tipos de isómeros, pero la estructura de cristal único 4H-SiC se utiliza principalmente para fabricar semiconductores de potencia. En otras palabras, la estructura de crecimiento de un solo cristal determina directamente si la oblea está calificada o no. Wei Wei, de Semiconductores básicos, le dijo a Ji Microgrid: “Si no realiza un control preciso al cultivar cristales individuales de SiC, obtendrá otras estructuras de cristal de SiC, lo que conducirá directamente al fallo de la oblea. Esto es lo que debemos evitar. Caso."

Se entiende que Basic Semiconductor actualmente investiga y desarrolla toda la cadena de la industria que abarca la preparación de materiales, el diseño de chips, el proceso de fabricación, el empaquetado y las pruebas, y la aplicación de dispositivos de energía de carburo de silicio. Ha lanzado sucesivamente diodos Schottky de carburo de silicio de grado de voltaje y corriente completa, y los primeros productos de la serie industrial producidos en el país, como el MOSFET de carburo de silicio de 1200 V, módulo de potencia SiC completo de grado automotriz probado para confiabilidad. Wei Wei reveló a Jiwei: "En la actualidad, se han suministrado dispositivos SiC básicos de semiconductores de grado automotriz a fabricantes nacionales a través de proveedores de tie1".

Aunque hay muchas compañías nacionales que implementan productos de SiC de grado automotriz, pocas ya los han suministrado a los OEM. Para los fabricantes nacionales, si tienen la oportunidad de "subirse al automóvil" depende principalmente de si el producto puede pasar el umbral de los estándares a nivel del automóvil. En este sentido, Wei Wei reveló a Jiwei.com las razones por las cuales los semiconductores básicos pueden subir al automóvil. "La disponibilidad de los productos de SiC está relacionada con la confiabilidad del automóvil. La confiabilidad es una medida de la esperanza de vida del dispositivo, es decir, los resultados de confiabilidad se pueden usar para calcular cuánto tiempo debe durar el dispositivo. Cumplir con los requisitos de especificación El número de muestras generalmente se selecciona como 22 para la verificación de la confiabilidad del producto industrial. Los semiconductores básicos aumentan el número de muestras a 77 de acuerdo con los requisitos de grado automotriz, y usan los estándares de certificación de grado automotriz de la serie AEC-Q para probar los dispositivos, siempre que a medida que pasan con éxito Después de la prueba, puede obtener un boleto para abordar el tren ".

A diferencia de la situación de la industria nacional, se han comercializado los 600V-1700V 4H-SiC JBS y MOSFET unipolares del gigante internacional de semiconductores. En 2019, CREE anunció que construirá una línea de producción de carburo de silicio de 8 pulgadas. Con respecto a la brecha entre la cadena de la industria nacional de SiC y los países extranjeros, Wei Wei dijo: “En la actualidad, la industria nacional de SiC de grado automotriz va a la zaga de los fabricantes extranjeros. Necesitamos fortalecer la inversión en capital y tecnología de SiC para mejorar la cadena de la industria de SiC lo antes posible ”.

En el contexto de que los fabricantes extranjeros aumenten la inversión en el mercado chino de SiC, ¿pueden los fabricantes nacionales de semiconductores de potencia cruzar el umbral del SiC de grado automotriz y "subirse al automóvil" con éxito? En este sentido, las personas en la industria creen que “el apoyo a las políticas nacionales y el apoyo financiero son de gran ayuda para el desarrollo de la industria, y las empresas nacionales relevantes también se apoyan entre sí, otorgan importancia a la capacitación de talentos en esta área y valoran El entorno de autonomía en las actuales fricciones comerciales. En estas circunstancias, los fabricantes nacionales de SiC todavía tienen mucho espacio para el desarrollo ".