国内龙头竞逐车规级SiC芯片,推动行业发展

车规级SiC(碳化硅)芯片,这一在电动汽车行业崛起的关键组件,近年来吸引了广泛的关注。本文旨在深入剖析车规级SiC芯片的当前发展状况,并详细探讨国内领先企业的相关动态。

一、车规级SiC芯片发展现状

市场需求持续旺盛:
随着电动汽车市场的蓬勃发展,对高性能、高效率功率半导体器件的渴求日益强烈。SiC芯片凭借其卓越的耐高温、耐高压及低损耗等特性,在电动汽车电机控制器、电池管理系统等核心部件中占据不可或缺的地位。同时,SiC芯片在电动汽车充电器、光伏、储能及工业应用等多领域的广泛使用,更是进一步激发了市场需求。

技术进步日新月异:
国内外半导体企业均加大对SiC芯片的研发投资,致力于提升芯片性能与稳定性。得益于此,随着生产工艺的改进和良率的提升,SiC芯片的生产成本正逐步下降,为其在更广泛领域的应用奠定了基础。

产业链日趋完善:
从SiC衬底、外延片的制备,到芯片设计与封装测试等环节,SiC产业链正在逐步形成。国内企业在SiC材料制备、芯片设计等领域取得的重大进展,使得我国在全球SiC芯片市场的地位逐渐提升。

二、SIC碳化硅技术的未来展望

碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的佼佼者,凭借其出色的物理和电气特性,正在功率电子领域大放异彩。展望未来,碳化硅技术和应用的发展将聚焦于几个关键领域的创新与突破。

首先,在器件结构方面,我们有望见证新型结构的诞生。例如,垂直结构器件的设计将降低导通电阻和栅极驱动损耗,从而提高器件效率和功率密度,特别是在高电压环境下表现更为出色。此外,多沟道和纳米结构也将结合纳米制造技术,在SiC晶圆上设计出电流密度更高的结构,进而缩小器件尺寸。同时,双极性器件如SiC IGBT和PIN二极管的优化也将成为研究热点,这些器件在高电压、高功率应用中潜力巨大。

其次,表面处理和界面工程将成为提升碳化硅MOSFET性能的关键。目前,其氧化层与SiC基体之间的界面状态是性能的主要限制因素。未来的研究将致力于消除界面缺陷、探索新型栅介质材料以及利用表面修饰技术来改善表面载流子的迁移率和均匀性。

最后,在大尺寸晶圆与制造工艺方面,随着SiC晶圆尺寸从6英寸向8英寸甚至更大尺寸的扩展,生产成本将有望大幅降低。同时,通过优化生长工艺、引入新型掺杂技术等手段,晶圆质量和器件性能的稳定性也将得到进一步提升。

三、国内SIC领先企业——比亚迪半导体

比亚迪半导体,作为国内领先的高效、智能、集成新型半导体企业,在功率半导体、智能控制IC、智能传感器、光电半导体以及制造与服务等多个领域均有着深厚的积累。其车规级SiC芯片在电动汽车电机控制器等应用中表现出色,性能已达到国际主流水准。更为值得一提的是,比亚迪半导体在SiC芯片领域构建了完整的产业链,从衬底到芯片设计、封装测试等各个环节都已全面布局。

中车时代半导体:

中车时代半导体,作为中车时代电气股份有限公司的全资子公司,在功率半导体器件领域拥有深厚的实力。公司依托新型功率半导体器件国家重点实验室和国家能源大功率电力电子器件研发中心,致力于推动行业技术的进步。目前,公司拥有国内首条、全球第二条8英寸IGBT芯片线,并在SiC芯片领域取得了重要突破。其车规级SiC芯片已广泛应用于电动汽车等领域,展现出较高的市场占有率。

斯达半导体:

斯达半导体是国内功率半导体器件的佼佼者,专注于IGBT等功率半导体芯片和模块的研发、生产及销售。公司已成功研发出全系列SiC芯片和模块,产品广泛应用于新能源汽车、变频器、逆变焊机等多个领域。斯达半导体在SiC芯片领域的技术实力和市场占有率均处于行业前列。

方正微电子:

方正微电子是中国车规SiC MOS生产能力最强的企业之一。公司拥有两个fab,其中Fab1已实现每月9000片6英寸SiC产能,预计未来产能将进一步提升。公司车规级SiC芯片已广泛应用于新能源汽车主驱控制器等领域,性能达到国际主流水平。

华润微电子有限公司:

华润微电子作为一家拥有全产业链一体化运营能力的IDM半导体企业,在功率半导体领域拥有深厚的积累。尽管公司未明确提及车规级SiC芯片的具体产能或进展,但其在行业内的地位和实力不容小觑,预计在车规级SiC芯片方面也有所布局。

广东芯粤能半导体有限公司:

广东芯粤能半导体有限公司专注于车规级和工控领域的碳化硅芯片制造研发。公司的成立表明,国内已有企业开始专门针对车规级SiC芯片市场进行布局,致力于推动该领域的技术进步和产业发展。

浙江晶能微电子有限公司:

浙江晶能微电子有限公司作为一家车规级功率半导体的创新者,在SiC芯片领域展现出强大的实力。公司致力于推动车规级SiC芯片的技术创新和产业化进程,为行业的发展贡献力量。
自2023年量产平面栅SiC MOSFET以来,我们的SiC产品中高达90%的比例被应用于新能源汽车主驱逆变器,同时,SiC MOSFET的出货量在亚洲位居前列。进入2024年上半年,该产品在中国的市场出货量更是跃居国产厂商之首,全球排名第六。此外,我们的1200V 600A SiC全桥塑封功率模块也成功入围“中国汽车新供应链百强”,并获得多家知名整车厂的定点采购,包括比亚迪、小鹏、蔚来等,同时打入欧洲市场。

飞锃半导体:

作为国内早期涉足碳化硅器件研发的企业,飞锃半导体凭借6英寸碳化硅技术的成功应用,打破了国内该领域的技术瓶颈。公司荣获多个“国内首家”的殊荣,如首家在硅晶圆代工厂实现6吋碳化硅器件的生产,以及主力生产并大量出货1200V碳化硅器件等。其车规级SiC MOSFET已广泛应用于车载电源、DC-DC转换器等领域,累计出货的1200V碳化硅器件已超过2400万颗。

天岳先进:

作为国内碳化硅衬底的领军企业,天岳先进自2010年成立以来,便致力于碳化硅衬底材料的自主研发与生产。公司已掌握碳化硅衬底材料制备的全流程工艺,并成为全球少数能批量供应高质量4英寸、6英寸半绝缘型碳化硅衬底及6英寸导电型碳化硅衬底的企业。其产品不仅满足国内需求,实现进口替代,还远销海外,成为包括英飞凌、博世等知名企业在内的主要供货商。

综上所述,车规级SiC芯片市场展现出广阔的发展前景。国内龙头企业在技术积累、产业链布局及市场份额等方面均取得显著进展,随着电动汽车市场的持续壮大和技术创新的不断推进,国内SiC芯片产业将迎来更加辽阔的发展天地。

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