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1 露笑科技合肥碳化硅厂:9月实现6英寸衬底片小批量生产
7月26日,露笑科技在互动平台回答投资者提问时表示,位于合肥的碳化硅项目预计在9月份基本实现6英寸导电型碳化硅衬底片的小批量生产。

露笑科技表示,碳化硅项目从去年11月份破土开工建设,3月份一期厂房结顶,5月份内部公辅设备开始安装调试,6月份部分设备开始进场安装。随着衬底加工设备、清洗设备和测试设备的逐步到位及加工工艺优化,预计在9月份基本可实现6英寸导电型碳化硅衬底片的小批量生产。
今年6月26日,露笑科技发布关于合资公司碳化硅项目的进展公告称,合肥露笑半导体研发的碳化硅衬底片已送样检测通过,目前正在积极向下游客户进行送样;合肥露笑半导体一期生产用设备的安装调试工作已经完成,并准备近期投产。
2020年8月8日、2020年9月15日,露笑科技分别与合肥市长丰县人民政府、安徽长丰双凤经济开发区管理委员会签署《合肥市长丰县与露笑科技股份有限公司共同投资建设第三代功率半导体(碳化硅)产业园的战略合作框架协议》和《长丰县招商引资项目投资合作协议》。
据悉,露笑科技与合肥市长丰县人民政府在合肥市长丰县共同投资建设第三代功率半导体(碳化硅)产业园,包括但不限于碳化硅等第三代半导体的研发及产业化项目包括碳化硅晶体生长、衬底制作、外延生长等的研发生产,项目投资总规模预计100亿元。

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2、碳化硅产业快速成长
SiC在高电压、高功率领域应用具有优势:碳化硅在材料具有耐高温、耐高压、低导通电阻、高频等优良的特性,因此应用于新能源汽车、光伏、轨道交通、工业控制等领域将带来比硅材料更显著的优势。
SiC功率器件市场2027年达到100亿美元,驱动力主要来源于新能源汽车、工控、能源:新能源汽车方面,根据现有技术方案、每辆新能源汽车使用的功率半器件价值约700美元到1000美元,随着新能源汽车的发展,对功率器件需求量日益增加,是功率半导体器件新的增长点。充电桩:快充充电桩大量使用SiC,可以减小充电桩提及,提高充电速度。目前的快充可在5分钟内达到120公里里程,预计到2024年全球快充充电桩装机量达到300万个。工控及能源:通过功率器件实现对电能的处理、转换和控制,如电力、光伏逆变器、空调变频器等。
3、碳化硅应用前景广阔
以SiC为代表的宽禁带半导体材料及功率器件将会成为电力电子应用的一次革命,随着新能源车、光伏发电、轨道交通、智能电网等产业的快速发展,功率器件的使用需求将大幅增加。以650V为分界线,650V以下主要是氮化镓的应用,650V以上主要是碳化硅的应用领域。
导电型碳化硅在行能源汽车的应用,主要集中在三大组件:a、率控制单元(PCU):使用SiC可以降低10%的总能量损耗,同时可以大幅降低器件尺寸,使车辆更加紧凑。b、逆变器:大幅降低逆变器尺寸和重量,做到轻量化和节能。在相同功率等级下,全SiC模组的封装模组尺寸明显小于Si模组,同时也可以使开关损耗降低75%。充电桩:显著提升车载和非车载充电机功率密度,减少开关损耗并改善热管理。根据Wolfspeed,汽车电池充电机采用SiCMOSFET在系统层面的BOM成本将降低15%。特斯拉Model3采用了SiC功率控制单元,比亚迪汉装载的高性能碳化硅MOSFET电机控制模块已实现量产应用。
碳化硅MOSFET与Si基IGBT对比:碳化硅MOSFET是单极器件,不存在拖尾电流,同时碳化硅MOSFET的导通电阻、开关损耗大幅度降低,整个功率器件具有高温、高效和高频特性,能够提高能源转换效率。
使用碳化硅衬底材料,为新能源车节省大量成本:降低10%的电池成本,按照单车80度电计算,电池成本8000美元,可以节省800美元电池成本,但单片成本SiC比Si基产品高,因此,综合每车可节省600美元。
SiC在新能源汽车应用的优势:a、增加续航里程,效率提升3%-8%,续航里程可提升10%左右,相同续航里程下,带来电池成本节省10%。b、缩短电池充电时间,充电效率提升80%,可实现快充。c、缩小器件体积,相同功率等级下,整车模块体积缩小80%,重量减少至40%-60%。
4、SiC衬底是SiC器件价值最高的环节
SiC器件发展主要分为3个部分:SiC单晶的制备,SiC晶体外延生长、SiC电力电子器件应用。SiC衬底处于行业上游,本身具有较高的成本,根据英飞凌,SiC衬底目前仍是SiC器件成本中占比最高的部分。
新能源汽车为碳化硅的最重要下游领域,单车用量平均为0.5片6寸碳化硅,SiC晶片价格为1000美元/片,单车碳化硅衬底成本占1/2,价值量约500美元。根据HIS Markit数据,预计到2027年SiC功率器件的市场规模将超过去100亿美元,行业发展核心受益环节是衬底生产厂商。SiC衬底的市场需求将大幅增长。根据HIS数据,碳化硅衬底材料市场规模将从2018年的1.21亿美元增长到2027年的30亿美元,复合增速达44%。
5、国内SiC衬底材料市场需求将大幅增长
突破美国卡脖子技术,需求即将爆发:SiC衬底市场仍由外资厂商主导,贸易战导致国外断供。目前国内SiC衬底技术已突破,进行国产化替代,比亚迪、上汽、北汽等各大车企新能源车均研发试制碳化硅器件,未来2-3年国内新能源汽车SiC器件应用需求将全面爆发。
目前车企认证每年消耗碳化硅几万片,新能源车批量生产后2辆车用一片,市场空间更大。同时,碳化硅MOSFET在比亚迪DC/DC、OBC中使用,提升了整车性能。汉EV的SiC模块同功率情况下体积较硅IGBT缩小一半以上,功率密度提升一倍。比亚迪计划2022开始,在旗下所有电动车中使用SiC功率器件全面替代IGBT。
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