的中端功率半导体器件是IGBT,它结合了MOSFET和双极晶体管的特性。IGBT用于400伏至10千伏的应用。问题是功率MOSFET和IGBT正达到其理论极限,并遭受不必要的能量损失。一个设备可能会经历能量损失,原因有两个:传导和开关。传导损耗是由于器件中的电阻引起的,而开关损耗发生在开关状态。这就是碳化硅适合的地方。基于氮化镓(GaN)的电力半成品也正在出现。GaN和SiC都是宽带隙技术。硅的带隙为1.1eV。相比之下,SiC的带隙为3.3eV,而GaN为3.4eV。DC-DC转换器获取蓄电池电压,然后将其降到较低的电压。这用于控制车窗、加热器和其他功能。碳化硅材料的重要用途还包括:微波器件衬底、石墨烯外延衬底、人工钻石。浙江碳化硅衬底
从衬底的下游晶圆与器件来看,大量生产厂家仍然位于日本、欧洲与美国;但国内生产厂家在衬底领域已经拥有了一定的市场份额。根据Yole数据,在2020年半绝缘型碳化硅衬底市场中,贰陆公司(II-IV)、科锐公司(Cree)以及天岳先进依次占据甲的位置,市场份额分别为35%、33%和30%,市场高度集中。从资金来看,国内第三代半导体投资力度高企,力争追赶国际厂商。根据CASA披露的数据显示,2018年至今,国内厂商始终加强布局第三代半导体产业,2020年共有24笔投资扩产项目,增产投资金额超过694亿元,其中碳化硅领域共17笔、投资550亿元。江苏碳化硅衬底进口n型SiC作为衬底材料应用的***程度仅次于蓝宝石,目前还没有第三种衬底用于GaNLED的商业化生产。
在逆变器中,有六个IGBT,每个IGBT都有一个单独的硅基二极管。使用二极管有几个原因。”Rohm的VanOchten说:“IGBT不喜欢极性接通或跨接电压。”因此,需要在每个IGBT上添加一个二极管,以防止在关闭开关时损坏它。”提高系统效率的一种方法是更换硅二极管。”提高牵引逆变器效率的第一步是将IGBT留在其中。但是,你用碳化硅二极管代替普通的硅二极管,”他说碳化硅二极管具有更好的性能。这将使您的效率提高几个百分点。”可以肯定的是,碳化硅正在升温,电动汽车也在升温。如果供应商能够降低成本,SiCpower半成品似乎处于主导地位。好消息是4英寸和6英寸尺寸的SiC基板和晶圆的生产能力迅速扩大,这将很快降低SiC基板和晶圆的成本。
以碳化硅为的第三代半导体材料,被誉为继硅材料之后有前景的半导体材料之一,与硅材料相比,以碳化硅晶片为衬造的半导体器件具备高功率、耐高压/高温、高频、低能耗、抗辐射能力强等优点,可广泛应用于半导体功率器件和5G通讯等领域。按照衬底电学性能的不同,碳化硅衬底可分为两类:一类是具有高电阻率(电阻率≥105Ω·cm)的半绝缘型碳化硅衬底,另一类是低电阻率(电阻率区间为15~30mΩ·cm)的导电型碳化硅衬底。半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件,导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件。与硅片一样,碳化硅衬底的尺寸主要有2英寸(50mm)、3英寸(75mm)、4英寸(100mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)等规格,正在不断向大尺寸的方向发展。 碳化硅的硬度很大,具有优良的导热和导电性能,高温时能抗氧化。
为提高生产效率并降低成本,大尺寸是碳化硅衬备技术的重要发展方向。衬底尺寸越大,单位衬底可制造的芯片数量越多,单位芯片成本越低。衬底的尺寸越大,边缘的浪费就越小,有利于进一步降低芯片的成本。在半绝缘型碳化硅市场,目前主流的衬底产品规格为4英寸。在导电型碳化硅市场,目前主流的衬底产品规格为6英寸。在8英寸方面,与硅材料芯片相比,8英寸和6英寸SiC生产的主要差别在高温工艺上,例如高温离子注入,高温氧化,高温等,以及这些高温工艺所需求的硬掩模工艺等。根据中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟的预测,预计2020~2025年国内市场的需求,4英寸逐步从10万片市场减少到5万片,6英寸晶圆将从8万片增长到20万片;2025~2030年:4英寸晶圆将逐渐退出市场,6英寸晶圆将增长至40万片。SiC单晶生长经历了3个阶段,即Acheson法、Lely法、改良Lely法。广州进口碳化硅衬底
碳化硅功率器件更突出的潜力是在超高耐压大容量功率器件(HVPD)领域。浙江碳化硅衬底
全球碳化硅衬底企业主要有CREE、II-VI、SiCrystal,国际企业相比国内企业由于起步早,在产业化经验、技术成熟度、产能规模等方面具备优势,抢占了全球碳化硅衬底绝大部分的市场份额。随着下游终端市场,新能源汽车、光伏、5G基站等领域的快速增长,为上游碳化硅衬底提供了巨大的市场活力,国内以山东天岳、天科合达、烁科晶体等为的企业纷纷跑马圈地碳化硅衬底市场,通过加强技术研发与资本投入,逐渐掌握了4英寸至6英寸,甚至8英寸的碳化硅衬造技术,缩小了与国际之间技术与产能方面的差距。浙江碳化硅衬底
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