聞泰科技旗下安世半導(dǎo)體近日宣布，計(jì)劃投資2億美元研發(fā)下一代寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)品，包括SiC和GaN。與此同時(shí)，安世半導(dǎo)體的第一條高壓D-Mode GaN晶體管和SiC二極管生產(chǎn)線已經(jīng)在2024年6月投入使用，下一個(gè)目標(biāo)是未來兩年在德國漢堡工廠里建設(shè)8英寸的SiC MOSFET和低壓GaN HEMT產(chǎn)線。
雖然8英寸SiC當(dāng)前產(chǎn)能在整個(gè)市場中占比并不高，不過作為降低SiC成本的重要技術(shù)路線，最近又有了不少新的進(jìn)展。
8英寸產(chǎn)線逐步投產(chǎn)，龍頭老大產(chǎn)能攀升里程碑
8英寸SiC自2022年Wolfspeed宣布啟用在紐約州莫霍克谷的全球首座8英寸SiC晶圓廠后，2年時(shí)間里，幾乎都只有Wolfspeed實(shí)現(xiàn)了8英寸SiC晶圓的規(guī)模量產(chǎn)。
由于晶圓尺寸的擴(kuò)大，需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游緊密配合，包括襯底、外延、晶圓制造等工序，都需要對產(chǎn)線進(jìn)行改造，或是新建適用8英寸晶圓的產(chǎn)線。而產(chǎn)業(yè)鏈上下游有一部分出現(xiàn)了節(jié)奏跟不上，就會對整體產(chǎn)品的落地進(jìn)展造成影響。
不過今年以來，8英寸SiC產(chǎn)能落地速度正在加快。包括在襯底方面，天岳先進(jìn)在4月舉行的2023年年度業(yè)績說明會上透露，公司8英寸SiC襯底產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了批量化銷售；另外，根據(jù)目前公開信息，爍科晶體、晶盛機(jī)電、天科合達(dá)、同光股份等也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了8英寸SiC襯底小批量生產(chǎn)。
8英寸外延片方面，天域半導(dǎo)體、瀚天天成、百識電子都已經(jīng)具備8英寸SiC外延片的供應(yīng)能力。
晶圓制造產(chǎn)線需要配合上游襯底的量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)來推進(jìn)。而當(dāng)前8英寸SiC襯底和外延片已經(jīng)開始出貨后，自然晶圓制造端的產(chǎn)能也開始逐漸加速落地。
近期芯聯(lián)集成就宣布8英寸SiC工程批順利下線，成為了國內(nèi)首家開啟8英寸SiC制造的晶圓廠。
三安半導(dǎo)體在近期的一場論壇上也表示，目前多家主流的襯底和外延供應(yīng)商已經(jīng)完成了8英寸SiC的研發(fā)和試量產(chǎn)，三安在長沙擁有一條從粉料到長晶-襯底-外延-芯片-封測的SiC全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)線，今年將實(shí)現(xiàn)通線。
南砂晶圓在今年3月表示，正在積極擴(kuò)產(chǎn)并計(jì)劃將中晶芯源項(xiàng)目打造成為全國最大的8英寸SiC襯底生產(chǎn)基地，預(yù)計(jì)在2025年實(shí)現(xiàn)滿產(chǎn)達(dá)產(chǎn)。
就在6月18日，士蘭微旗下士蘭集宏半導(dǎo)體的8英寸SiC功率器件芯片制造生產(chǎn)線項(xiàng)目也正式開工，該產(chǎn)線將以SiC MOSFET為主要產(chǎn)品，計(jì)劃投資120億元，總產(chǎn)能規(guī)模達(dá)到6萬片/月，預(yù)計(jì)在2025年三季度末實(shí)現(xiàn)初步通線。
比亞迪品牌及公關(guān)處總經(jīng)理李云飛在6月還透露，比亞迪新建碳化硅工廠將成為行業(yè)最大的工廠，該工廠將會在今年下半年投產(chǎn)，產(chǎn)能規(guī)模全球第一，是第二名的十倍。
而作為最早量產(chǎn)8英寸SiC襯底和晶圓的Wolfspeed，最近也公布了自己的新進(jìn)展。Wolfspeed在官方渠道上宣布莫霍克谷碳化硅芯片工廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 20% 晶圓啟動利用率，同時(shí)公司的Building 10SiC材料工廠已經(jīng)達(dá)成其200mm SiC襯底產(chǎn)能，將可以支持莫霍克谷工廠在 2024自然年底實(shí)現(xiàn)約25%晶圓啟動利用率。這也意味著目前Wolfspeed的SiC晶圓廠產(chǎn)能限制一部分是來自襯底供應(yīng)，Wolfspeed 計(jì)劃在8月份公布2024財(cái)年第四季度業(yè)績期間，向市場更新莫霍克谷工廠的下一個(gè)利用率里程碑。
SiC應(yīng)用落地持續(xù)擴(kuò)張
SiC最大的應(yīng)用市場毫無疑問是電動汽車，為了更快的充電速度、更強(qiáng)的驅(qū)動性能、更低的能耗，電動汽車的母線電壓正在從400V往800V發(fā)展，SiC器件在汽車800V平臺中起到了關(guān)鍵作用。
不過除了汽車之外，在SiC廠商的推動下，SiC器件也在持續(xù)拓展更多新的應(yīng)用。比如在光儲系統(tǒng)中，系統(tǒng)電壓呈現(xiàn)持續(xù)升高的態(tài)勢，從600V到1000V，再到目前常見的1500V，光儲系統(tǒng)基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從1000V到1500V的切換。這種變化，帶來的是降低整體系統(tǒng)成本，儲能系統(tǒng)初始投資成本可以降低10%以上。
在2024年的初月，英飛凌科技推出了一系列新款2000V碳化硅MOSFET產(chǎn)品，型號定為IMYH200R。這些元件采用先進(jìn)的TO-247PLUS-4-HCC封裝，具備多種規(guī)格，包括12mΩ、24mΩ、50mΩ、75mΩ、100mΩ等。在嚴(yán)格的高壓和頻繁開關(guān)應(yīng)用環(huán)境下，它們展現(xiàn)出卓越的功率密度，同時(shí)確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性不受影響。這些器件完美適配高達(dá)1500V直流電壓的母線系統(tǒng)，如組串式逆變器、光伏儲能設(shè)備以及充電樁等，有效提升整體能效。
英飛凌宣表示這是業(yè)內(nèi)首次推出的能承受2000V阻斷電壓的獨(dú)立式SiC MOSFET產(chǎn)品。與1700V的同類產(chǎn)品相比，2000V SiC MOSFET在處理1500V直流系統(tǒng)過壓情況時(shí)，提供了更大的安全邊際。以IMYH200R012M1H為例，該型號能在-55℃至178℃的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，在25℃時(shí)能承載高達(dá)123A的電流，最大總功率損耗為552W，導(dǎo)通電阻僅為12mΩ，并且具有極低的開關(guān)損耗。
國內(nèi)廠商方面，泰科天潤在去年的慕尼黑上海電子展上展出了2000V系列的SiC MOSFET單管產(chǎn)品，適用于1500V光伏系統(tǒng)，但未有詳細(xì)的參數(shù)公布。
基本半導(dǎo)體在去年10月發(fā)布了第二代SiC MOSFET平臺，并表示將推出2000V 24mΩ規(guī)格的SiC MOSFET系列產(chǎn)品，并開發(fā)了2000V 40A規(guī)格的SiC SBD進(jìn)行配套使用，不過目前還未有相關(guān)器件的詳細(xì)信息公布。
這些創(chuàng)新產(chǎn)品的問世，預(yù)示著光伏儲能行業(yè)正邁向更高電壓和更高效率的新紀(jì)元。2000V SiC MOSFET的推出，不僅有助于減少系統(tǒng)損耗，提高功率密度，還能在基礎(chǔ)建設(shè)、設(shè)備運(yùn)輸和運(yùn)維成本方面帶來顯著節(jié)約。隨著技術(shù)進(jìn)步和市場需求的不斷增長，預(yù)計(jì)未來會有更多2000V SiC MOSFET產(chǎn)品投入市場，進(jìn)一步促進(jìn)高壓光伏儲能系統(tǒng)的發(fā)展。
小結(jié)：
SiC還有非常多待開發(fā)的應(yīng)用場景，比如近年大熱的AI數(shù)據(jù)中心中，服務(wù)器電源就已經(jīng)有一些采用SiC MOSFET的方案出現(xiàn)。而8英寸SiC的產(chǎn)能逐步落地，將會進(jìn)一步加速SiC的降本節(jié)奏，也同時(shí)將SiC的市場進(jìn)一步做大。
