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车用SiC迎来风口,中国市场规模将达129.9亿元

车用SiC迎来风口,中国市场规模将达129.9亿元

  • 分类:行业新闻
  • 作者:
  • 来源:半导体行业观察
  • 发布时间:2022-10-25
  • 访问量:0

【概要描述】

车用SiC迎来风口,中国市场规模将达129.9亿元

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“2022年全球和中国汽车IGBT和SiC研究报告”报告预测,2025年,中国车用SiC市场规模将达到129.9亿元,年均增长率保持在97.2%。

 

具有耐高压、耐高频特性的碳化硅(SiC)器件在新能源汽车中的应用越来越多。目前,SiC器件常用于主驱动逆变器、OBC(车载充电器)、DC-DC车载电源转换器和大功率DCDC充电设备。

 

SiC器件尺寸紧凑,可以大大降低新能源汽车的功率损耗,使其在200℃高温下仍能正常工作。微型轻量化的 SiC 器件还可以减少因车辆本身重量而导致的能耗。
 

据悉,相比主流的第一代半导体——硅材料,碳化硅的禁带宽度是硅的3倍;导热率为硅的4-5倍;击穿电压为硅的8-10倍;电子饱和漂移速率为硅的2-3倍。

 

碳化硅晶体材料应用优点:

碳化硅半导体产业链


据估计,2022年中国车用SiC基板需求量约为16.9亿元人民币。由于新能源汽车市场的增长和SiC产品的广泛采用,2025年中国车用SiC基板市场规模将达到129.9亿元人民币,显示 97.2% 的年均增长率。

 

投资银行 Canaccord Genuity 估计,碳化硅晶圆产能将从 2021 年的 12.5 万片 6 英寸晶圆增加到 2030 年超过 400 万片 6 英寸等效晶圆,以满足电动汽车市场的需求。

 

碳化硅衬底正在取代更多的汽车硅基 IGBT。从SiC器件成本结构(基板46%、外延片23%、模块20%)可以看出,2025年中国新能源汽车SiC器件市场规模将达到282.4亿元,
 

Needham 分析师 Rajvindra Gill 在最近给客户的一份报告中表示,碳化硅“有可能彻底改变多个市场”。他还指出,电动汽车和充电基础设施是推动采用碳化硅芯片的大趋势。

 

“对于特斯拉等公司而言,更小的外形尺寸(更长的 10% 范围)和更高的电压(充电速度加快 50%)所带来的效率提升超过了 SiC 晶圆的更高成本,”Gill 说。他说,特斯拉目前从 STMicro 采购其 SiC 功率芯片,但可能会将 Onsemi 作为第二个来源。

 

Gill 估计,电动汽车的碳化硅芯片收入将从今年的 12 亿美元增至 2030 年的 144 亿美元。

 

与此同时,主要的碳化硅芯片制造商正在积极投资新工厂来制造 SiC 晶圆和器件。


国外供应商正在布局6英寸到8英寸的基板,中国公司4英寸到6英寸。

碳化硅供应商是需求旺盛时期最忙碌的参与者。

 

 

外企:

意法半导体:2018年以来,来自特斯拉的需求推动意法半导体650V SiC MOSFET订单激增。2022年6月,供应商投资2.44亿美元在摩洛哥新建SiC生产线,独家供应特斯拉。

博世:2021年10月至2022年7月,博世共投资8亿欧元扩建半导体产能和SiC无尘室,希望成为全球领先的电动汽车用SiC芯片供应商。

安森美半导体:自 2021 年起,安森美半导体为梅赛德斯-奔驰 EQ 车队提供逆变器 SiC 模块。还将为奔驰VISION EQXX概念车提供SiC产品(2024年SOP)。基于对市场的乐观估计,安森美半导体于 2022 年 7 月在日本京畿道富川市建立了新的研究中心和晶圆制造厂。供应商预计其 SiC 产品将在 2023 年贡献 10 亿美元和 2 美元的收入。2024年6亿。

 

此外,还有罗姆、英飞凌、恩智浦、瑞萨电子、Wolfspeed等一众国外优质企业在此布局。

 

 

中国企业:

比亚迪半导体:2022年6月,比亚迪半导体推出1200V 1040A SiC功率模块,在不改变原有封装尺寸的情况下,功率提升近30%。根据比亚迪的规划,到2023年,其旗下所有电动汽车都将使用碳化硅功率半导体,而不是硅基IGBT。

三安光电:2021年6月,湖南半导体基地投产,为比亚迪提供车载充电器用碳化硅。此外,2022年2月,三安光电与理想汽车成立合资公司,研究碳化硅技术,拓展碳化硅市场。

同光半导体:2021年12月29日,合成光半导体与长城汽车签署战略投资协议,合成光半导体将为长城汽车的机甲龙车型提供碳化硅产品。随后的一系列模型也将主要使用 SiC 产品。

 

此外,国内还有一些布局包括碳化硅在内的第三代半导体的企业,在纷纷加速布局之中。

 

从供应商布局来看,中国企业与国外同行仍有较大差异:

国外企业已实现6英寸基板量产,正在布局8英寸产品;中国企业正处于4到6英寸阶段。

国外产业链更加完整。例如,Wolfspeed、安森美、意法半导体等已经构建了“SiC衬底-外延片-器件-模组”的垂直供应体系,而中国玩家仍停留在产业链的一个环节。

未来,为满足市场需求,获得更多竞争优势,中国供应商除了生产线建设外,还需要解决产业链扩张、车规级SiC MOSFET研发、批量制造能力、良率提升等问题。

 

电动汽车的增长正在推动对下一代功率半导体的需求,尤其是那些由碳化硅制成的半导体。这激发了碳化硅芯片制造商的兴趣,例如安森美半导体和Wolfspeed 。

 

与传统的硅基半导体相比,碳化硅半导体可以在更高的电压、温度和频率下工作。这使它们成为电动汽车、太阳能转换、5G 无线、航空航天和其他应用的更好选择。

 

此外,碳化硅或 SiC 芯片的最大初始市场是电动汽车。碳化硅芯片为电动汽车提供更快的充电速度和更长的续航里程。

 

投资银行 Canaccord Genuity 估计,碳化硅晶圆产能将从 2021 年的 12.5 万片 6 英寸晶圆增加到 2030 年超过 400 万片 6 英寸等效晶圆,以满足电动汽车市场的需求。

 

主要的碳化硅芯片制造商包括英飞凌、Onsemi、罗姆半导体、意法半导体和 Wolfspeed。

 

Cowen 分析师 Matthew Ramsay 最近提高了他对碳化硅芯片市场的估计,并指出“供应方和需求方面的强劲势头”。他现在预计 2026 年碳化硅器件的销售额为 71 亿美元,而他之前估计为 54 亿美元。此外,他估计 2022 年碳化硅芯片的销售额为 22 亿美元,高于 2021 年的 17 亿美元。

 

“投资者对新兴碳化硅市场的兴趣和关注度继续以几乎与 TAM(总可寻址市场)一样快的速度增长,”拉姆齐在给客户的一份报告中说。“碳化硅似乎在一夜之间从深奥变成了必需品。”

 

Ramsay 表示,至少在本世纪下半叶之前,对 SiC 芯片的需求可能会超过供应。

 

Needham 分析师 Rajvindra Gill 在最近给客户的一份报告中表示,碳化硅“有可能彻底改变多个市场”。他还指出,电动汽车和充电基础设施是推动采用碳化硅芯片的大趋势。

 

“对于特斯拉等公司而言,更小的外形尺寸(更长的 10% 范围)和更高的电压(充电速度加快 50%)所带来的效率提升超过了 SiC 晶圆的更高成本,”Gill 说。他说,特斯拉目前从 STMicro 采购其 SiC 功率芯片,但可能会将 Onsemi 作为第二个来源。

 

Gill 估计,电动汽车的碳化硅芯片收入将从今年的 12 亿美元增至 2030 年的 144 亿美元。

 

与此同时,主要的碳化硅芯片制造商正在积极投资新工厂来制造 SiC 晶圆和器件。

 

四大厂商宣布扩产SiC衬底

 

对 SiC 芯片的兴趣激增,特别是因为它们在快速充电、电池供电的电动汽车中的实用性。芯片制造商纷纷做出回应,增加碳化硅产能并开设新工厂。像CHIPS+ 法案这样的政府财政激励措施是对公司投资用于工业和汽车应用的功率半导体的额外刺激。

 

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Wolfspeed 在北卡罗来纳州建造世界上最大的晶圆厂

 

继今年早些时候在纽约马西开设 Wolfspeed 的莫霍克谷工厂后,该公司最近宣布再次扩建到附近的达勒姆工厂。新工厂位于北卡罗来纳州查塔姆县。Wolfspeed 打算在现场生产 200 毫米 SiC 晶圆。

 

在距离达勒姆仅 40 英里的 445 英亩土地上,第一笔 13 亿美元的投资计划于 2024 年进行。到 2030 年,总投资可能达到 50 亿美元,创造 1,800 个新工作岗位。该设施最终将在占地 445 英亩的场地上占地 100 万平方英尺,使其成为世界上最大的 SiC 材料设施。

 

先进半导体制造的行业领导者希望通过 CHIPS+ 法案的资金支持其新成立的业务。除了获得当地政府的投资外,Wolfspeed 还通过 Wolfspeed 捐赠学者计划获得了北卡罗来纳州农业技术州立大学的本地人才和专业知识,该计划于 2020 年开始,为期两年。

 

ST 巩固欧洲 SiC 领先地位

 

另一家希望加强其供应链弹性的公司是意法半导体,据 EE Power 称,该公司刚刚宣布在意大利西西里岛的卡塔尼亚开设一家新的 200 毫米晶圆厂。

 

意法半导体欧洲工厂背后的理念不仅是制造需求量大的 200 毫米芯片,而且还通过基于沟槽技术生产具有新厚度和外延的 SiC 晶圆来重塑制造技术。

 

虽然 ST 主要依赖外包碳化硅,但新西西里工厂的目的是开发内包做法,以减少增长过程对外部供应商的依赖。

 

与其他半导体制造商一样,ST 与当地教育工作者(在本例中为卡塔尼亚大学)合作,建立一个由工程师和学生共同研究先进电力电子 的指导和教育社区。

 

SK Siltron 在密歇根开设新的 SiC Fab

 

据 TheElec 报道,总部位于韩国的 SK Siltron 宣布即将在密歇根州贝城开设 SiC 晶圆厂 ,并计划增加 6 英寸 SiC 晶圆的产量。2020年,SK Siltron收购了杜邦的SiC晶圆业务。SK Siltron 计划到 2023 年扩大到 8 英寸用于电力电子的晶圆和 120,000 片 6 英寸 SiC 晶圆。

 

SK Siltron 将使用新设施熔化硅,将其生长成硅锭,并将所得材料切割成晶圆。 

 

Onsemi 瞄准新罕布什尔州的 SiC 站点

 

新罕布什尔州哈德逊市将成为Onsemi 新 SiC 工厂的所在地,该工厂将采用垂直整合的制造工艺。onsemi 声称,这个新设施将帮助其将端到端的电力电子解决方案推向市场——从采购原材料到制造可销售的全封装 SiC 器件。onsemi 计划在未来五年内扩大其基板产能并投资 40 亿美元,以建立一个弹性的电动汽车供应链。

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