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需求激增 SiC晶圆市场供应不足

时间:2018-9-30, 来源:互联网, 资讯类别:市场分析

从2016年底开始,SiC晶圆供应持续短缺。去年,来自市场的抱怨不断。有些人预计这种情况将在2017年下半年得到缓解。但现在2018年已近尾声,市场供应短缺问题仍然存在。晶圆供应,已成为2018年SiC市场增长的瓶颈之一。这种现状的出现,主要原因有两个:首先,从4英寸到6英寸晶圆的转变,比供应商预期的要快得多;其次,晶圆需求的增长,也快于市场预期。

SiC供应商转进6英寸SiC晶圆 加速SiC元件成本下降

近几年SiC相关供应链厂商持续增产SiC晶圆,并开始陆续释出6英寸SiC的消息。6英寸SiC工艺在功率半导体方面的优势包括高工作电压、显著降低晶体管导通电阻、更低的传输和开关损耗、扩展的工作温度范围、导热系数更高、工作频率更高、寄生电容更低等等,可使客户实现高效功率半导体器件,包括MOSFET、JFET和肖特基二极管等。

昭和电工(Showa Denko)在2015年、2016年和2018年一直在连续扩大产能。在今年4月,昭和电工就已经将SiC晶圆的产能从3000片提升到了5000片,并将在今年9月进一步提高到7000片,第三次增产预计将会在2019年2月完成,届时将会达到9000片。昭和电工还宣布增产6英寸SiC Epi产能并加码投资。

英飞凌将所有SiC制造产线转换6英寸SiC晶圆。同时与科锐达成碳化硅(SiC)晶圆的策略性长期供应协议,英飞凌借此得以扩大SiC产品之供应,以因应光伏变频器及电动车等高成长市场需求;而英飞凌已将所有SiC产品转换至6英寸制造产线生产,因此与科锐的协议仅涵盖此类晶圆尺寸。

X-FAB计划将其位于美国德州拉伯克市的6英寸SiC工艺产能提高一倍。X-FAB被认为是第一家在6英寸晶圆上提供SiC工艺的晶圆代工厂,为此,该公司购买了第二台加热离子注入机,将于今年底交付,并于明年第一季度开始生产(以及时满足近期的需求预期)。此次扩产也表明了其对SiC技术和代工业务模式的承诺。

从厂商积极扩产6英寸SiC产能动作不难看出,厂商对SiC前景相当看好,然SiC元件良率受到SiC基板(Substract)缺陷(defect)影响甚大,这也是SiC元件成本居高不下最主要原因。从2016年,6英寸与4英寸SiC晶圆价格比开始低于面积比,意味者客户采用6英寸SiC制造将比4英寸SiC更划算,如今业者积极扩产6英寸SiC,不仅随着量大价跌趋势,加上良率的持续进步,SiC元件制造成本将持续下降,有助于吸引客户采用。

SiC元件顺利导入汽车 将带动SiC晶圆需求进一步提升

由于跟现有的硅晶圆电源控制芯片相比,SiC晶圆电源控制芯片能够提供更优异的耐高温、耐电压和大电流特性,使得SiC产品除了应用于现有用途之外,也能更好的适用于火车逆变器模组、电动汽车、车用充电器等新兴应用领域。

特斯拉的Model 3型汽车车,就全部使用了碳化硅半导体模块,每辆车会用到24个碳化硅模组,现今在道路上行驶的Model 3车辆中该碳化硅模块的数量约为100万。

特斯拉的Model 3型汽车,就集成了全SiC功率模块。尽管自2016年便开始有此传言,但没有更多信息证明它是否会应用在OBC和/或主逆变器中。通过逆向工程确认,特斯拉的Model 3车型使用了来自STMicroelectronics(意法半导体)的1-in-1顶部引线框架模块,包含了两个SiC MOSFET,这些模块组装在针翅式散热器上。

根据市场研究机构Yole Développement的数据显示,全球SiC功率半导体市场将从2017年的3.02亿美元,快速成长至2023年的13.99亿美元,2017~2023年的市场规模年复合成长率(CAGR)为29%,主要推动力来自混合动力及电动汽车、电力和光伏(PV)逆变器等方面的需求。据预测,到2030年,全球电源控制芯片市场规模将会较2017年增长72.1%,达到4万6798亿日元。其中,硅电源芯片市场仅增长55.3%,增长最大的是SiC电源芯片,预计市场规模将会增长到2270亿日元,为2017年的8.3倍;氮化镓产品也将出现大幅度增长,市场规模达到1300亿日元,为2017年的72.2倍。

SiC在车用市场发展的潜力吸引了汽车电子元件企业的关注与投入。例如罗姆发布新闻稿宣布将扩增使用于电动车(EV)等用途的碳化硅(SiC)电源控制芯片产能,将在旗下生产子公司「ROHM Apollo」的筑后工厂(福冈县)内兴建新厂房,预计于2019年2月动工、2020年12月完工。此外,罗姆于SiC电源控制芯片事业策略说明会上表示,将投资约200亿日圆,于2020年倍增SiC电源控制芯片产能,而罗姆也考虑于宫崎县进行增产投资,在2025年3月底前累计将投资600亿日圆,届时将SiC电源控制芯片产能大幅扩增至2016年度16倍。

罗姆的扩产动作无疑是对SiC在车用市场发展潜力持正面看法的表现,此举等于给SiC供应链的未来发展打了一剂强心针,使SiC晶圆厂商投入生产的意愿提升,有助于使6寸SiC晶圆单价更趋便宜,让6寸SiC元件更具经济效益。

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