到2023年,SiC功率半导体市场预计将达到15亿美元。SiC器件的供应商包括富士、英飞凌、利特弗斯、三菱、安半导体、意法半导体、Rohm、东芝和Wolfspeed。Wolfspeed是CREE的一部分。电力电子在世界电力基础设施中发挥着关键作用。该技术用于工业(电机驱动)、交通(汽车、火车)、计算(电源)和可再生能源(太阳能、风能)。电力电子设备在系统中转换或转换交流电和直流电(AC和DC)。对于这些应用,行业使用各种功率半导体。一些半功率晶体管是晶体管,在系统中用作开关。它们允许电源在“开启”状态动,并在“关闭”状态下停止。碳化硅已成为全球半导体产业的前沿和制高点。上海碳化硅衬底6寸半绝缘
功率半导体多被用于转换器及逆变器等电力转换器进行电力控制。目前,功率半导体材料正迎来材料更新换代,这些新材料就是SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓),二者的物理特性均优于现在使用的Si(硅),作为节能***受到了电力公司、汽车厂商和电子厂商等的极大期待。将Si换成GaN或SiC等化合物半导体,可大幅提高产品效率并缩小尺寸,这是Si功率半导体元件(以下简称功率元件)无法实现的。目前,很多领域都将Si二极管、MOSFET及IGBT(绝缘栅双极晶体管)等晶体管用作功率元件,比如供电系统、电力机车、混合动力汽车、工厂内的生产设备、光伏发电系统的功率调节器、空调等白色家电、服务器及个人电脑等。这些领域利用的功率元件的材料也许不久就将被GaN和SiC所替代。 天津6寸n型碳化硅衬底如何正确使用碳化硅衬底的。
碳化硅之所以引人注目,是因为它是一种宽带隙技术。与传统的硅基器件相比,SiC的击穿场强是硅基器件的10倍,导热系数是硅基器件的3倍,非常适合于高压应用,如电源、太阳能逆变器、火车和风力涡轮机。在另一个应用中,碳化硅用于制造LED。比较大的增长机会是汽车,尤其是电动汽车。基于SiC的功率半导体用于电动汽车的车载充电装置,而该技术正在该系统的关键部件牵引逆变器中取得进展。牵引逆变器向电机提供牵引力以推进车辆。对于这种应用,特斯拉正在一些车型中使用碳化硅动力装置,而其他电动汽车制造商正在评估这项技术。”当人们讨论碳化硅功率器件时,汽车市场无疑是焦点。“丰田(Toyota)和特斯拉(Tesla)等先驱者的SiC活动给市场带来了很多兴奋和噪音。”SiCMOSFET在汽车市场上具有潜力。但也存在一些挑战,如成本、长期可靠性和模块设计。
碳化硅SiC的应用前景 由于SiC具有上述众多优异的物理化学性质,不仅能够作为一种良好的高温结构材料,也是一种理想的高温半导体材料。近20年,伴随薄膜制备技术的高速发展,SiC薄膜已经被***应用于保护涂层、光致发光、场效应晶体管、薄膜发光二极管以及非晶Si太阳能电池的窗口材料等。另外,作为结构材料的SiC薄膜还被认为是核聚变堆中比较好的防护材料,在不锈钢基体上沉积一层SiC薄膜,可以**地降低氚的渗透率,并保持聚变反应的稳定性。总结起来,SiC具有以下几个方面的应用:(1)高的硬度与热稳定性,可用于***涂层;(2)稳定的结构,在核反应技术中用作核聚变堆等离子体的面对材料:(3)大的禁带宽度,可作为光的短波长区域发光材料。例如,3C-SiC的Eg=2.2eV,6H-SiC的Eg=2.9eV可分别用作绿色、蓝色LED材料,目前SiC蓝光LED已经商品化;(4)高的热导率,可作为超大规模集成电路和特大规模集成电路的热沉材料哪家的碳化硅衬底比较好用点?
新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动。SiC功率器件主要应用于新能源车逆变器、DC/DC转换器、电机驱动器和车载充电器(OBC)等电控领域,以完成较Si更高效的电能转换。预计随着新能源车需求快速爆发,以及SiC衬底工艺成熟、带来产业链降本增效,产业化进程有望提速。1)应用端:解决电动车续航痛点。据Wolfspeed测算,将纯电动汽车逆变器中的功率组件改成SiC时,可降低电力电子系统的体积、重量和成本,提升车辆5%-10%的续航。据英飞凌测算,SiC器件整体损耗相比Si基器件降低80%以上,导通及开关损耗减小,有助于增加电动车续航里程。碳化硅可在超过200℃的高温下长期稳定地工作。河北碳化硅衬底进口6寸导电
与Si相比,SiC的禁带宽度为其2-3倍,同时具有其4.4倍的热导率,8倍的临界击穿电场。上海碳化硅衬底6寸半绝缘
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。上海碳化硅衬底6寸半绝缘
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