中國粉體網(wǎng)訊 為進一步提升電動汽車動力性能,，越來越多車企開始在電驅(qū)系統(tǒng)中導(dǎo)入碳化硅（SiC）技術(shù),，預(yù)估2022年車用碳化硅功率器件的市場規(guī)模將達到10.7億美元，2026年攀升至39.4億美元,。與此同時,，碳化硅產(chǎn)業(yè)仍面臨襯底生長速度緩慢、良率低,、制備條件嚴苛等問題,，或?qū)⒊蔀槭袌霰l(fā)的瓶頸。
高壓快充加速碳化硅上車
新能源電動車是碳化硅應(yīng)用中最主要的市場,，也是該產(chǎn)業(yè)近年來最大的增長引擎,。自從特斯拉率先在Model3中集成全碳化硅模塊后，海外車企大眾,、豐田,、福特等，國內(nèi)車企比亞迪,、蔚來等陸續(xù)宣布將采用碳化硅方案,，比亞迪、現(xiàn)代等甚至啟動芯片自研計劃,，開始從碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈角度著手布局,。
集邦咨詢指出，隨著越來越多的車企開始在電驅(qū)系統(tǒng)中導(dǎo)入碳化硅技術(shù)，預(yù)估2022年車用碳化硅功率器件市場規(guī)模將達到10.7億美元,，至2026年將攀升至39.4億美元。YoleDéveloppement數(shù)據(jù),，受汽車市場以及工業(yè),、能源和其他交通運輸市場的推動，2021年至2027年碳化硅器件市場正以34%的年復(fù)合增長率增長,。
之所以有越來越多的車企在自家車型中采用碳化硅器件,，以致于未來數(shù)年中車用碳化硅器件有望出現(xiàn)爆發(fā)式增長，一個重要因素是,，業(yè)界看好800V高壓驅(qū)動平臺在新能源汽車應(yīng)用中所展現(xiàn)出的良好用戶體驗,。安森美在其發(fā)布的技術(shù)資料中指出，碳化硅器件所具有的獨特優(yōu)勢將改變電動車的未來,，如在關(guān)鍵的主驅(qū)逆變器中采用碳化硅可滿足更高功率和更低的能效,、更遠續(xù)航、更小損耗和更低的重量,，以及向800V遷移的趨勢中更能發(fā)揮它的優(yōu)勢,。
長期以來，續(xù)航里程和充電速度是困擾新能源汽車市場發(fā)展的兩個短板,。400V電池是當前主流,，如果采用800V高壓驅(qū)動平臺，將使新能源汽車的充電性能大幅提升,，提高電池充電速度,。同時，采用800V后還可以降低損耗,、減輕車體重量,，提高整車運行效率，在同等電量情況下延長續(xù)駛里程,。資料顯示,，小鵬G9采用800V高壓SiC平臺，相比400V平臺續(xù)航提升了5%,，可實現(xiàn)超充5分鐘,，續(xù)航超過200km的能力。
而采用800V平臺,，高壓快充涉及車內(nèi)電源到車外充電整個強電鏈路,。原本的硅基IGBT芯片達到材料極限，具備耐高壓,、耐高溫,、高頻等優(yōu)勢的SiC器件，無疑成為最佳的替代方案。
產(chǎn)業(yè)鏈快速走向成熟
隨著碳化硅市場的擴大,，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈正在迅速走向成熟,。日前，全球最大的碳化硅供應(yīng)商Wolfspeed宣布將在紐約州北部新建8英寸晶圓廠,。羅姆計劃在日本建設(shè)新廠,，希望在未來五年內(nèi)將產(chǎn)能提高5倍。東芝計劃到2024年將碳化硅產(chǎn)量提高3倍,。從國內(nèi)市場來看,，碳化硅襯底供應(yīng)商天岳先進近日表示，公司擬投資25億元建立子公司上海天岳,，用于擴產(chǎn)6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底材料,，項目計劃于2026年達產(chǎn)，達產(chǎn)后將新增導(dǎo)電型碳化硅襯底年產(chǎn)能30萬片,。同時,，該公司的導(dǎo)電型襯底獲得IATF16949車規(guī)體系認證。露笑科技也在近日披露,，公司已經(jīng)到位280臺長晶爐,，預(yù)計年底可實現(xiàn)5000片/月的產(chǎn)能。
事實上,，近年來碳化硅功率器件一直是市場上的一大熱點,，但也面臨碳化硅襯底制備條件嚴苛、生長速度緩慢,、良率低等瓶頸,。對此，北京三安光電公司總經(jīng)理陳昭亮指出,，由于碳化硅襯底生產(chǎn)效率低,，成本比硅晶片高出許多，再加上后期的外延,、芯片制造及器件封裝等低成品率,，導(dǎo)致碳化硅器件價格居高不下�,；景雽�(dǎo)體總經(jīng)理和巍巍表示,，因為SiC襯底生產(chǎn)比較困難，包括碳粉硅粉合成,、晶體生長,、晶錠加工等好多細的步驟。核心的參數(shù)涉及直徑,、雜質(zhì),、均勻性,、彎曲翹曲以及光滑度等參數(shù)。碳化硅目前發(fā)展的痛點主要在于規(guī)模迅速擴大,。未來兩三年要增長到約六七十億美元的規(guī)模,，這個過程對產(chǎn)業(yè)界來說壓力巨大。因為每個環(huán)節(jié)擴產(chǎn)都不是一時就能擴出來的,，需要很多的人才和資金的投入,。
不過，隨著下游市場的繁榮發(fā)展,，對于整個產(chǎn)業(yè)鏈的拉動作用也在增加。近日,，應(yīng)用材料表示,，公司已推出多款專用碳化硅設(shè)備，其針對碳化硅特殊物理化學(xué)特性設(shè)計的CMP設(shè)備據(jù)稱可明顯降低碳化硅晶圓表面缺陷,。盛美半導(dǎo)體宣布,，推出新型化學(xué)機械研磨后（Post-CMP）清洗設(shè)備。這是該公司第一款Post-CMP清洗設(shè)備,，可用于制造高質(zhì)量襯底化學(xué)機械研磨（CMP）工藝之后的清洗,，其中6英寸和8英寸的配置適用于碳化硅襯底制造。
與傳統(tǒng)硅晶圓產(chǎn)線相比,，碳化硅制造工藝帶來了對設(shè)備的不同需求,。意法半導(dǎo)體車用功率器件項目主管Giuseppe Arena表示，由于寬帶隙材料特有的物理化學(xué)特性,，碳化硅制造工藝在外延生長,、離子注入、高溫退火等環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)硅基功率器件有較大不同,，需要專門的腔室等模塊設(shè)計以控制缺陷,、提高產(chǎn)率，在刻蝕,、減薄等環(huán)節(jié)也需要特殊工具處理,。
在越來越多市場需求的推動下，更多面向碳化硅的專用設(shè)備被開發(fā)出來,，這對于改善碳化硅器件良率,，降低制造成本，有著重要的促進作用,。而隨著這些限制碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸被消除,，碳化硅器件市場的爆發(fā)點也在逐步臨近。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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