從2016年底開始,,SiC晶圓供應(yīng)持續(xù)短缺,。去年,,來自市場的抱怨不斷,。有些人預(yù)計這種情況將在2017年下半年得到緩解,。但現(xiàn)在2018年已近尾聲,,市場供應(yīng)短缺問題仍然存在,。晶圓供應(yīng),已成為2018年SiC市場增長的瓶頸之一,。這種現(xiàn)狀的出現(xiàn),,主要原因有兩個:首先,從4英寸到6英寸晶圓的轉(zhuǎn)變,,比供應(yīng)商預(yù)期的要快得多,;其次,晶圓需求的增長,,也快于市場預(yù)期,。
SiC供應(yīng)商轉(zhuǎn)進6英寸SiC晶圓 加速SiC元件成本下降
近幾年SiC相關(guān)供應(yīng)鏈廠商持續(xù)增產(chǎn)SiC晶圓,并開始陸續(xù)釋出6英寸SiC的消息,。6英寸SiC工藝在功率半導(dǎo)體方面的優(yōu)勢包括高工作電壓、顯著降低晶體管導(dǎo)通電阻,、更低的傳輸和開關(guān)損耗,、擴展的工作溫度范圍、導(dǎo)熱系數(shù)更高,、工作頻率更高,、寄生電容更低等等,可使客戶實現(xiàn)高效功率半導(dǎo)體器件,,包括MOSFET,、JFET和肖特基二極管等,。
昭和電工(Showa Denko)在2015年、2016年和2018年一直在連續(xù)擴大產(chǎn)能,。在今年4月,,昭和電工就已經(jīng)將SiC晶圓的產(chǎn)能從3000片提升到了5000片,并將在今年9月進一步提高到7000片,,第三次增產(chǎn)預(yù)計將會在2019年2月完成,,屆時將會達到9000片。昭和電工還宣布增產(chǎn)6英寸SiC Epi產(chǎn)能并加碼投資,。
英飛凌將所有SiC制造產(chǎn)線轉(zhuǎn)換6英寸SiC晶圓,。同時與科銳達成碳化硅(SiC)晶圓的策略性長期供應(yīng)協(xié)議,英飛凌借此得以擴大SiC產(chǎn)品之供應(yīng),,以因應(yīng)光伏變頻器及電動車等高成長市場需求,;而英飛凌已將所有SiC產(chǎn)品轉(zhuǎn)換至6英寸制造產(chǎn)線生產(chǎn),因此與科銳的協(xié)議僅涵蓋此類晶圓尺寸,。
X-FAB計劃將其位于美國德州拉伯克市的6英寸SiC工藝產(chǎn)能提高一倍,。X-FAB被認為是第一家在6英寸晶圓上提供SiC工藝的晶圓代工廠,為此,,該公司購買了第二臺加熱離子注入機,,將于今年底交付,并于明年第一季度開始生產(chǎn)(以及時滿足近期的需求預(yù)期),。此次擴產(chǎn)也表明了其對SiC技術(shù)和代工業(yè)務(wù)模式的承諾,。
2018年SiC晶圓市場競爭格局(包括研發(fā)機構(gòu))
從廠商積極擴產(chǎn)6英寸SiC產(chǎn)能動作不難看出,廠商對SiC前景相當(dāng)看好,,然SiC元件良率受到SiC基板(Substract)缺陷(defect)影響甚大,,這也是SiC元件成本居高不下最主要原因。從2016年,,6英寸與4英寸SiC晶圓價格比開始低于面積比,,意味者客戶采用6英寸SiC制造將比4英寸SiC更劃算,如今業(yè)者積極擴產(chǎn)6英寸SiC,,不僅隨著量大價跌趨勢,,加上良率的持續(xù)進步,SiC元件制造成本將持續(xù)下降,,有助于吸引客戶采用,。
SiC元件順利導(dǎo)入汽車 將帶動SiC晶圓需求進一步提升
由于跟現(xiàn)有的硅晶圓電源控制芯片相比,SiC晶圓電源控制芯片能夠提供更優(yōu)異的耐高溫,、耐電壓和大電流特性,,使得SiC產(chǎn)品除了應(yīng)用于現(xiàn)有用途之外,也能更好的適用于火車逆變器模組,、電動汽車,、車用充電器等新興應(yīng)用領(lǐng)域,。
特斯拉的Model 3型汽車車,就全部使用了碳化硅半導(dǎo)體模塊,,每輛車會用到24個碳化硅模組,,現(xiàn)今在道路上行駛的Model 3車輛中該碳化硅模塊的數(shù)量約為100萬。
特斯拉的Model 3型汽車,,就集成了全SiC功率模塊,。盡管自2016年便開始有此傳言,但沒有更多信息證明它是否會應(yīng)用在OBC和/或主逆變器中,。通過逆向工程確認,,特斯拉的Model 3車型使用了來自STMicroelectronics(意法半導(dǎo)體)的1-in-1頂部引線框架模塊,包含了兩個SiC MOSFET,,這些模塊組裝在針翅式散熱器上,。
特斯拉Model 3逆變器:意法半導(dǎo)體車規(guī)級SiC功率模塊
根據(jù)市場研究機構(gòu)Yole Développement的數(shù)據(jù)顯示,全球SiC功率半導(dǎo)體市場將從2017年的3.02億美元,,快速成長至2023年的13.99億美元,,2017~2023年的市場規(guī)模年復(fù)合成長率(CAGR)為29%,主要推動力來自混合動力及電動汽車,、電力和光伏(PV)逆變器等方面的需求,。據(jù)預(yù)測,到2030年,,全球電源控制芯片市場規(guī)模將會較2017年增長72.1%,,達到4萬6798億日元。其中,,硅電源芯片市場僅增長55.3%,,增長最大的是SiC電源芯片,預(yù)計市場規(guī)模將會增長到2270億日元,,為2017年的8.3倍,;氮化鎵產(chǎn)品也將出現(xiàn)大幅度增長,市場規(guī)模達到1300億日元,,為2017年的72.2倍,。
SiC在車用市場發(fā)展的潛力吸引了汽車電子元件企業(yè)的關(guān)注與投入。例如羅姆發(fā)布新聞稿宣布將擴增使用于電動車(EV)等用途的碳化硅(SiC)電源控制芯片產(chǎn)能,,將在旗下生產(chǎn)子公司「ROHM Apollo」的筑后工廠(福岡縣)內(nèi)興建新廠房,,預(yù)計于2019年2月動工、2020年12月完工,。此外,羅姆于SiC電源控制芯片事業(yè)策略說明會上表示,,將投資約200億日圓,,于2020年倍增SiC電源控制芯片產(chǎn)能,,而羅姆也考慮于宮崎縣進行增產(chǎn)投資,在2025年3月底前累計將投資600億日圓,,屆時將SiC電源控制芯片產(chǎn)能大幅擴增至2016年度16倍,。
羅姆的擴產(chǎn)動作無疑是對SiC在車用市場發(fā)展?jié)摿Τ终婵捶ǖ谋憩F(xiàn),此舉等于給SiC供應(yīng)鏈的未來發(fā)展打了一劑強心針,,使SiC晶圓廠商投入生產(chǎn)的意愿提升,,有助于使6寸SiC晶圓單價更趨便宜,讓6寸SiC元件更具經(jīng)濟效益,。