瑞能半导体:第六代碳化硅产品积极拓展新能源赛道

2021-11-23 09:14

文︱朵啦

图︱网络

 

 

电动化浪潮之下,各类包括碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)在内的新材料及新型功率器件正突破传统材料的限制,推动着电子电力技术发展。新能源汽车行业的蓬勃发展也给半导体芯片带来机遇。虽然去年开始受疫情影响,全球的半导体行业有些萎缩,但车规半导体市场在逆势增长,尤其是SiC市场的倍速增长。这也得益于国内半导体在第三代材料领域的深耕,为汽车厂商和主机厂提供了更多的选择。正值全球缺芯潮演变之际,中国芯片原厂处在急剧变化的市场环境之中,需在机遇与挑战里寻求突破。

 

2021年12月27-29日在深圳国际会展中心(宝安新馆),慕尼黑华南电子展(electronica South China)融合众多行业关键力量,强势归来!届时全球功率半导体行业的佼佼者——瑞能半导体科技股份有限公司(以下简称:瑞能)半导体市场部总监谢丰受邀,与探索科技(techsugar)就碳化硅产品的供需将如何演变,未来几年碳化硅行业的成长动力,以及中国第三代半导体企业将以何优势争夺市场等问题进行探讨。

 

 

碳化硅是第三代半导体的趋势

第三代半导体材料主要分为碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN),其禁带宽度是第一代和第二代半导体禁带宽度的近3倍。更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,促使碳化硅成为未来大功率应用领域不二选择。谢丰表示,第三代半导体是大势所趋,Cree等国内外企业纷纷着力布局碳化硅。根据Yole数据, SiC功率器件市场规模将从2018年的4亿美金增加到2027年172亿美金,CAGR约51%。碳化硅基氮化镓外延射频器件将从2018年的6亿美金增加到2027年的34亿美金。碳化硅衬底材料市场规模将从2018年的1.21亿美金增长到2024年的11亿美金,CAGR达44%。

 

作为全球功率半导体行业的佼佼者,瑞能半导体专注于研发行业领先、广泛且深入的功率半导体产品组合,公司主要产品主要包括晶闸管,功率二极管和碳化硅等等。谢丰表示,瑞能的碳化硅二极管已经迭代到第六代,瑞能认为碳化硅会大量应用到电动汽车领域,未来发展方向是高电压、大电流、大功率。目前瑞能已经推出了 1200V的碳化硅Mosfet,领先于国内其他厂商。他强调,碳化硅在高温高频下的稳定性很好,耐压能力也很强 ,瑞能可以实现1700V或者3300V的碳化硅产品。谢丰表示,瑞能从早期的JBS结构的碳化硅二极管到MPS结构再到目前第六代的产品,新的平台技术使导通压降比竞品要低15%-20%,大大提升了使用中的工作效率。在碳化硅二极管的品类中,瑞能的产品广泛应用于以家电为代表的消费电子、以通信电源为代表的工业制造、新能源及汽车等领域。

 

 

供应持续紧张,

新能源汽车为碳化硅带来巨大增量

谢丰认为,一方面,由于碳化硅良率提升不及预期,疫情缓和不及预期,碳化硅产品到明年上半年仍将持续供应紧张的状态,下半年可能会有所缓解。另一方面,随着国内双碳政策的出台,能源供应与电力限制在短期内将会对半导体供应链运作会造成一定影响。谢丰表示,瑞能半导体今年整体的运转情况良好,始终维持产品稳定及可靠的交付。得益于2019年瑞能储备产能,瑞能在2020年下半年到2021年国内需求急速增长时,保持着稳定供货。谢丰称,目前瑞能半导体仍保持着满负荷生产,竭力保证供应。

 

目前,全球电动汽车市场走热,节能减排加速清洁能源普及,叠加充电桩需求加大等因素,加大了新能源对大功率半导体的需求。由于以碳化硅为代表的新型功能半导体器件耐高压、耐高热的特性,新能源汽车成为碳化硅的最重要下游领域,主要应用包括主驱逆变器、DC/DC转换器、车载充电机和充电桩等。谢丰分析到,由于车规级产品的缺陷的控制要求非常高,车规级碳化硅产品的主要主要集中在如德国英飞凌(Infineon)、日本罗姆(ROHM)以及美国科锐(Cree)等国际头部厂商,国内厂商供应的产品占比相对较少。谢丰表示,国外友商跟欧美车厂之间存在深度绑定,对其他客户的供应能力下降,国内的标杆客户由于供应不够,以及国内对新能源技术的态度逐渐开放,越来越多造车企业愿意尝试使用国内的碳化硅产品。谢丰表示,瑞能看中在充电桩或者新能源汽车方面的布局,如瑞能1200V的快恢复二极管、650V和1200V的碳化硅在充电桩中已铺开应用。

 

 

国内自主可控能力较强

国内厂商布局第三代半导体的设备、衬底、外延和器件全产业链环节,包括难度最大的衬底长晶环节,自动化程度较高的外延环节和应用于下游市场的器件环节。第三代半导体全产业链布局,可完全自主可控,进口的替代有逐步步向自主创新差异化的路线。国内厂商碳化硅衬底产品均以4英寸为主,6英寸正在逐步实现量产。谢丰坦承,硅作为原材料已有50多年的发展历史,产业熟知硅材料的物理特性及缺陷,现在企业需要思考如何减少碳化硅的材料在生产过程中的缺陷,以提升器件的可靠性。瑞能半导体对产品的研发、技术工艺、质量以及可靠性上着力投入,已在碳化硅二极管工艺上与国际厂商保持一致。

 

 

脱胎于恩智浦产品线的瑞能半导体自成立之初便继承了诸多优秀的基因,并在扩张过程中引入了大量国内研发方面的新鲜血液。公司的研发团队涉及中国、英国、荷兰多国成员,同时,在国内以及东南亚、日韩、欧美拥有优秀的销售团队,致力于用有梯度、有活力的国际性团队做研发与销售。

 

谢丰表示,华南地区很大程度上领导了整个电子行业发展,也是瑞能半导体重要的客户基地,客户群涉猎广泛,囊括了电源、工业类、UPS、通讯、OEM、家电等领域。针对华南这个活跃的市场,瑞能竭力配和客户终端应用的变化,以此为根据做研发。瑞能表示,公司多年与慕展保持友好合作的关系,期望华南电子展可以形成自己的号召力和影响力;通过慕尼黑华南电子展展示和提升品牌形象,与客户互动;深入合作,积极地参与到慕展的各项工作中。

 

 

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