Büyük yabancı silisyum karbür fabrikaları: üretim kapasitesinin çılgınca genişlemesi ve zengin ürün portföyü
silisyum karbür genleşmesi
İki yeni yarı iletken malzeme, silisyum karbür ve galyum nitrür, yüksek sıcaklık direnci, yüksek basınç direnci ve yüksek frekans özelliklerinden dolayı güç cihazları alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle, geleneksel silikon bazlı güç cihazlarıyla karşılaştırıldığında, silisyum karbür güç cihazları, geleneksel silikon bazlı malzemelerin fiziksel sınırlarını aşmıştır.Silikon karbürün sıcaklık direnci, silikon bazlı malzemelerin iki katıdır.Elektrik kırılma alanı kuvveti ayrıca silikon bazlı malzemelerden birkaç kat daha yüksektir. Silisyum karbür malzemeler, yüksek sıcaklık, yüksek basınç ve yüksek güçlü ekipman için en iyi çözüm haline gelmiştir.
"Karbon nötrlüğü" genel eğilimi, insanların silikon karbür ve galyum nitrür gibi yüksek verimli ve kararlı üçüncü nesil güç yarı iletken malzemelerine olan ilgisini artırdı. Silisyum karbür güç cihazları da endüstrinin, otomobillerin, demiryolu taşımacılığının, fotovoltaik enerji üretiminin ve diğer alanların hızlı gelişimi altında tamamen uygulanmıştır.Silisyum karbür için pazar talebi çok müreffeh ve pazar penetrasyon oranı da yıldan yıla artıyor.
CASA istatistiklerine göre, yerli üçüncü nesil yarı iletkenlerin, güç elektroniği cihazlarının ve radyo frekansı elektronik cihazlarının toplam çıkış değeri 2020'de 10 milyar yuan'ın üzerine çıkacak. Bunlar arasında silisyum karbür ve galyum nitrür cihazlarının çıkış değeri, yıllık %54 artışla 4.47 milyar yuan'a ulaştı. Aynı zamanda, 2025 yılına kadar küresel otomotiv pazarındaki SiC güç cihazlarının ölçeğinin %38,0 artacağı ve bu da o zamana kadar toplam 10 milyar yuan piyasa değeri getireceği tahmin ediliyor ve SiC için çok büyük bir alan var. gelişim.
Artık yeni enerji araçlarının ve fotovoltaik enerji üretiminin üretim kapasitesinin piyasaya sürülmesiyle, pazarın silisyum karbür güç cihazlarına olan talebi, küresel silisyum karbür pazarına odaklanarak genişlemeye devam ediyor.Yerli üreticilerin güç yarı iletken alanına geç başlaması nedeniyle, uluslararası pazar hala Amerika Birleşik Devletleri, Almanya ve Almanya'ya dayanmaktadır.Japonya gibi yabancı şirketler hakim bir konuma sahiptir.
Wolfspeed, sevkiyatların %45'ini oluşturan bir ABD şirketi
Üçüncü nesil güç yarı iletkenlerinin lider şirketi olan Wolfspeed, 2019'da lider endüstrisinin aydınlatma işini sattı ve endüstrinin odağını üçüncü nesil güç yarı iletken alanına kaydırdı. Yarı iletken endüstrisinden alınan istatistiklere göre, Wolfspeed'in 2020'nin ilk yarısındaki SiC gofret sevkiyatları, küresel toplamın %45'ini oluşturdu. Wolfspeed'in silisyum karbür ürünleri, endüstriyel ve otomotiv alanlarında kullanılan SiC Schottky diyotları, SiC MOSFET bileşenleri ve modüllerini kapsamaktadır.
Silisyum karbür Schottky diyotları açısından Wolfspeed, maksimum 650V dayanma gerilimine ve 4A, 6A, 8A ve 10A'yı kapsayan nominal akımlara sahip altıncı nesil endüstriyel sınıf ürünleri piyasaya sürdü. seviye verimliliği çok iyi ve ters kurtarma akımı ve termal kaçak sorunu olmayacak. Aynı zamanda, otomobil sınıfı SiC Schottky diyotları, maksimum 650V dayanma gerilimi ve 8A, 20A ve 30A anma akımları ile üçüncü nesle geliştirildi.Pratik uygulamalarda, sistemin güç yoğunluğu daha da fazladır. Geliştirilmiş ve sistem azaltılmış Hacim, ek bir soğutma sistemine ihtiyaç duymadan iyi bir sıcaklık kontrolü de sağlayabilir ve çoğunlukla araç şarj sistemlerinde ve akü yönetim sistemlerinde kullanılır.
Silisyum karbür MOSFET'ler açısından, Wolfspeed endüstriyel sınıf ürünler ve otomotiv sınıfı ürünler üçüncü nesle geliştirildi.Bunlar arasında, ikinci nesil endüstriyel sınıf ürünlerin dayanma gerilimi endüstriyel sınıf ürünler arasında en yüksek olan 1700V'a ulaştı. 5A ile 115A arasındaki akım aralıkları kapsanmaktadır. Aynı zamanda, otomobil sınıfı ürünlerin dayanma gerilimi 1200V'a ulaştı ve nominal akımın iki seçeneği var: 22A ve 32A. Genel olarak, Wolfspeed'in silikon karbür MOSFET'i, dayanma gerilimi ve bekleme güç tüketimi açısından iyi bir performansa sahiptir ve sistemin anahtarlama frekansını ve güç yoğunluğunu iyileştirir.
1
Kaynak: Wolfspeed
Elektrikli araçlar alanında silisyum karbür güç cihazlarının uygulama avantajları oldukça belirgindir ve geliştirme beklentileri de oldukça umut vericidir. Otomotiv alanındaki silisyum karbür güç cihazlarının potansiyel performansını daha derinlemesine araştırmak için Wolfspeed, halka daha iyi silisyum karbür çözümleri sunmak için Volkswagen Grubu ile işbirliğine dayalı bir ilişkiye ulaştı ve silisyum karbürün gelecekteki gelişimini birlikte dört gözle bekliyoruz. ve gelecekte silisyum karbürün gelişimini teşvik etmek.Elektrikli araçlar alanındaki uygulama, daha uzun seyir menziline, daha düşük üretim maliyetine ve daha hızlı ikmal hızına sahip elektrikli araçlar yaratacaktır.
2019'da Wolfspeed, bir kısmı Massey Township, New York'ta olması beklenen "dünyanın en büyük" silikon karbür gofret fabrikasını inşa etmek için kullanılan silisyum karbür güç cihazlarının ve epitaksiyel gofretlerin üretim kapasitesini genişletmek için 1 milyar yuan yatırım yaptı. 2022 yılında tamamlanarak işletmeye alınmıştır. Fab, esas olarak otomotiv sınıfı 200 mm silisyum karbür levhaların üretimi için kullanılır. Diğer kısım ise ABD Durham'da 200 mm silisyum karbür gofret fabrikasının inşası için kullanılıyor.Üretim hattı tam otomatik olarak üretilecek.Plana göre üretim hattı 2024 yılında faaliyete geçecek ve üretim hattı 2024 yılında devreye girecek. silisyum karbür ürünlerinin üretim kapasitesi önemli ölçüde artacaktır. Wolfspeed resmi olarak o zamana kadar SiC ve GaN cihaz ürünleri işinin malzeme işinin oranını aşacağını ve gelirin 1,5 milyar ABD dolarına ve net gelirin 375 milyon ABD dolarına ulaşacağını belirtti.
Alman şirketi Infineon, kıdemli bir silisyum karbür güç cihazı
Infineon, silisyum karbür alanında uzun yıllardır derinden ilgilenmektedir.2001 yılında piyasaya ilk silisyum karbür diyotu sunmuştur ve nispeten derin bir teknik birikime sahiptir. Şu anda, Infineon'un silisyum karbür güç cihazlarının ana ürünleri şunları içerir: MOSFET, Schottky diyot ve MOSFET ve diyotun birleşik modülleri.
2
Kaynak: Infineon resmi web sitesi
Infineon's, silisyum karbür ayrık güç kaynaklarının ilk tedarikçisidir.Silikon karbür diyot cihazları, geleneksel silikon bazlı malzemelerin fiziksel sınırlamalarını aşarak, sadece 150V diyotların orijinal dayanma gerilimini 1200V'a yükseltir. Infineon'un silisyum karbür diyotları, araç seviyesindeki ve endüstriyel seviyedeki gereksinimleri karşılar.Bunlar arasında, endüstriyel sınıf silisyum karbür diyot ürünleri 600V, 650V ve 1200V olmak üzere üç seriye sahiptir ve otomotiv sınıfı silisyum karbür ürünleri yalnızca bir seri 650V'a sahiptir. Infineon'un diyotları artık beşinci nesle geliştirildi.Diğer üreticilerin diyot yapılarıyla karşılaştırıldığında, bazı farklılıklar var.Infineon, diyotların performansını artırmak için Schottky diyotların ve PN bağlantı diyotlarının avantajlarını birleştirir.Birincisi, P-tipi Schottky diyotun N tipi katkılı bölgesine katkılı pencere eklenir. Teknolojik yükseltmelerle, Infineon'un beşinci nesil diyotları, önceki nesil ürünlere kıyasla iletim kayıplarını %30 oranında azalttı ve anti-dalgalanma akımı kapasiteleri, nominal akımdan yaklaşık 13 kat daha yüksek, bu da sistemin güvenliğini büyük ölçüde artırıyor.
Silisyum karbür MOSFET'ler açısından Infineon'un ürünleri hem otomotiv hem de endüstriyel uygulamaları kapsar. Bunlar arasında endüstriyel sınıf tek tüplü silisyum karbür MOSFET'ler 1700V'a kadar dayanma gerilimine sahiptir.650V ve 1200V'luk ürünler de geliştirilmiştir ve otomotiv sınıfı ürünler arasında sadece 1200V serisi bulunmaktadır. Infineon'un silisyum karbür MOSFET'i gelişmiş asimetrik hendek yarı iletken teknolojisini benimser.Optimizasyondan sonra, kapanma kaybı 25°C'lik bir çalışma ortamında IGBT'ninkinin yalnızca %20'sidir ve kapanma kaybı, IGBT'ninkinin yalnızca %20'sidir. 175 °C çalışma ortamında %10 IGBT, son derece düşük anahtarlama kaybı. Yük akımı 15A olduğunda, ileri voltaj düşüşü IGBT'nin sadece yarısı kadardır ve iletim kaybı küçüktür. Tekrarlanan serbest dönme durumunda, Infineon'un silikon karbür MOSFET'i hızlı bir kurtarma diyotu olarak da kullanılabilir ve performansı sıradan diyotlardan daha yüksektir.
3
Kaynak: Infineon
Bu yılın Mayıs ayında Infineon, HybridPACK Drive CoolSiC adlı yeni bir araç sınıfı güç modülü piyasaya sürdü.Modülün voltaj değeri 1200V ve anma akımı 400A/200A olan iki versiyonu var. Güç modülü, elektrikli araçların çekiş invertöründe kullanılan CoolSiC hendek MOSFET teknolojisini kullanır, araçlara daha uzun pil ömrü ve daha yüksek Verimlilik sağlamak için yüksek güç yoğunluğu ve yüksek performans özellikleri ile 250kW'a kadar güç elde edebilir, pil maliyetini düşürür elektrikli araçlardan. Hyundai Motor'un elektrifikasyon ekibinin başkanı Jung'a göre, Infineon'un CoolSiC güç modülünün kullanılması elektrikli araçların menzilini %5'ten fazla artırabilir.
İşbirliği açısından, yabancı basında çıkan haberlere göre, Infineon ve Japon gofret üreticisi Showa Denko, bu yıl mayıs ayında silikon karbür malzemelerinin tedariğinde bir işbirliğine vararak Infineon'un silisyum karbür geliştirmeye yönelik substrat talebini sağladı. Bundan önce, Infineon ve Wolfspeed, Infineon'un otomotiv ve endüstriyel alanlardaki güç cihazlarındaki hakim konumunu pekiştirmek için uzun vadeli bir silisyum karbür gofret tedarik anlaşması imzaladı.
ROHM, silikon karbür güç modüllerini piyasaya süren ilk Japon şirketi
ROHM, silisyum karbür malzeme üretimi, gofret imalatı, çip paketleme ve test etme yeteneklerine sahiptir ve silisyum karbür ürünleri sektörde oldukça etkilidir. ROHM'nin silikon karbür ürünleri diyotları, MOSFET'leri ve güç modüllerini kapsar ve ROHM, silikon karbür güç modüllerini piyasaya süren dünyanın ilk üreticisidir.
4
Kaynak: ROHM
Bu yılın Temmuz ayında, ROHM, RGWxx65C serisi IGBT ürünlerini piyasaya sürdü.RGWxx65C serisi, IGBT'nin geri besleme ünitesi kısmında yerleşik bir SiC Schottky bariyer diyotuna sahiptir.Silikon karbür diyotun ters kurtarma akımı olmadığından, RGWxx65C serisi Kayıp nispeten düşüktür ve otomotiv yönetmelikleri için AEC-Q101 standardının sertifikasyonunu geçmiştir ve endüstriyel ve otomotiv alanlarında kullanılabilir. ROHM'ye göre, elektrikli araç cer invertörlerinin uygulamasında bu ürün serisinin anahtarlama kaybı, geleneksel IGBT'lere kıyasla %67 ve SJ-MOSFET'lere kıyasla %24 oranında azaltılmıştır. Verimlilik dönüşümü açısından, RGWxx65C serisi ürünler %97'den fazla yüksek verimlilik dönüşümünü garanti edebilir.Çalışma frekansı 100kHz olduğunda, dönüşüm verimliliği geleneksel IGBT'den %3 daha yüksek olacaktır. Üretim kapasitesi olarak henüz numune aşamasında olup, plana göre bu yıl Aralık ayında aylık 20.000 adetlik seri üretim aşamasına geçecektir.
Silisyum karbür diyotlar açısından, ROHM'nin diyotları, ikinci nesil ürünlerin maksimum 1200V dayanma gerilimine ulaştığı ve anma akımının 5A ile 40A arasında olduğu üçüncü nesil ürünlere geliştirilmiştir. Üçüncü nesil ürünlerin diyotları esas olarak 650V, 2A ve 20A arasında yoğunlaşmıştır.JBS yapısının tasarım süreci benimsenmiştir.Aynı çalışma koşulları altında, üçüncü nesil anti-dalgalanma akımı kapasitesi ikinci ile karşılaştırıldığında iki katına çıkar. -jenerasyon ürünleri. , İletim kaybı da azaltılmıştır. Aynı zamanda, üçüncü nesil ürünün kaçak akımı, önceki nesil ürünün sadece 1/20'si kadardır.
Silikon karbür MOSFET açısından, ROHM, esas olarak 650V ve 1200V olmak üzere iki voltaj seviyesi içeren üçüncü nesil hendek kapısı silikon karbür MOSFET'i piyasaya sürdü. Üçüncü nesil hendek kapısı silikon karbür MOSFET'in açık direnci, ikinci nesil düzlemsel silikon karbür MOSFET'e kıyasla yarı yarıya azaltılır, böylece sistem güç tüketimini azaltır. Bunların arasında, SCT3 serisi paketleme sürecini iyileştirdi ve 4 pimli bir paketleme sürecini benimsedi.ROHM yetkililerine göre, 4 pimli silisyum karbür MOSFET, üç pimli pakete göre %35 daha düşük anahtarlama kaybına sahip ve böylece sistem verimliliğini artırıyor. .
Kapasite artırımı açısından, pazarın silisyum karbür güç cihazlarına yönelik artan pazar talebini karşılamak için ROHM, 2019 yılında Apollo fabrikasını genişletmeye başladı. Proje 2020 sonunda tamamlanacak. Resmi olarak devreye alınması bekleniyor. ROHM Teknoloji Merkezi Direktörü Bay Tokken Suwon'a göre, 2025 yılına kadar ROHM'nin silisyum karbür üretim kapasitesi 2017'nin 16 katı olacak.
