國內首條SiC智能功率模塊生產線在廈門正式投產｜半導體行業觀察

來源：內容由 微信公眾號 半導體行業觀察 （ID：icbank） 綜合自廈門網等，謝謝。

9月18日，國內首條碳化硅智能功率模塊(SiC IPM)生產線在廈門芯光潤澤科技有限公司正式投產，標誌著我國在碳化硅晶元這個戰略新興行業又實現了一次重要的突破。

芯光潤澤實現「從0到1」的突破，是我市半導體和集成電路產業高質量發展的一個縮影。半導體和集成電路產業是我市重點發展的千億產業鏈群之一。今年以來，立足市委市政府「雙千億」工作部署，我市深耕半導體和集成電路全產業鏈布局，施行精準招商，抓住行業內「領頭雁」，吸引知名企業和研發技術轉移，以項目帶動，提升「話語權」。

芯光潤澤的專家團隊介紹，碳化硅產品廣泛應用於港口重機、白色家電、高鐵、數據機房、新能源汽車充電樁等領域，可以為這些行業器件提供高端核心功率部件，且擁有部件節能增效的顯著優勢。近年來，國際半導體市場持續保持高速增長的態勢，其中智能功率模塊全球市場規模超100億美元，中國市場需求總量佔比超70%，但自給率不足7%。

「如何打破受制於人的現狀，找到我國晶元產業健康發展的突破口，成為中國半導體行業和企業的前進方向。這也是我們建設我國首條『SiC IPM生產線項目』的初衷。」廈門芯光潤澤科技有限公司董事長卓廷厚表示，公司將致力於成為新興半導體行業的獨角獸。

全球的碳化硅市場格局

碳化硅（SIC）是半導體界公認的「一種未來的材料」，是新世紀有廣闊發展潛力的新型半導體材料。預計在今後5～10年將會快速發展和有顯著成果出現。促使碳化硅發展的主要因素是硅（SI）材料的負載量已到達極限，以硅作為基片的半導體器件性能和能力極限已無可突破的空間。

根據數據顯示，碳化硅 (SiC)電力電子市場是具體而實在，且發展前景良好。這種趨勢非但不會改變，碳化硅行業還會進一步向前發展。用戶正在嘗試碳化硅技術，以應用於具體且具有發展前景的項目。

如今，碳化硅技術的附加值已被電力電子領域所普遍了解與認可。

2016 至 2022 年間，有望實現 6% 的複合年增長率 (CAGR)。而且，新應用的出現也將推動碳化硅電力電子器件市場的發展。

也就是說，2022 年，碳化硅器件市場總值將超過 10 億美元。

事實上，2020 年之後，市場發展的腳步將進一步加快，2020 至 2022 年間，有望實現 40% 的複合年增長率 (CAGR)。

目前誰是主要的SiC供應商呢？

目前行業的龍頭，Infineon和Cree兩家公司研發出新的RF功率系統Wolfspeed，已經佔據了整個SiC市場份額68%。

不僅如此，Cree公司最近還收穫了功率組件和電子應用上先驅新產品—APEI的訂單，這款產品有可能對SiC市場造成很大的衝擊。

目前這兩家公司都把目光放在如何實現將SiC器件集成到功率組件和轉換器上的工業化應用問題，同時也能為這些SiC器件系統提供經特別設計的封裝。

Infineon公司已經具備了開發用於SiC器件功率組件所需的技術基礎，而Cree公司正在發展它的SiC功率業務的供應鏈，如同它們之前在發展LED業務時所做的那樣。

儘管這兩家大公司都打算加速其在SiC應用上的進程，但是它們並不企圖在未來繼續統治這個領域的市場。

Infineon和Cree公司從一開始進入這個市場時就佔據了大量的市場份額，但是Rohm、STMicroelctronics等公司也正在對這個市場虎視眈眈。

回顧供應鏈發展開始的16年前，首批SiC功率器件開始商業化，當時只有德國英飛凌和美國科瑞兩家企業能夠提供SiC產品，後者的功率和設備器件業務已經獨立為Wolfspeed。

在隨後的10年，器件的市場範圍並沒有真正地擴展，SiC器件在努力在向產業界證明自己。

2009-2010年，情況發生突變，更多器件供應商開始供應SiC二極體。

如到2017年7月份，二極體供應商的數量達到23家。SiC晶體管供應商的總數也同樣在增加。

特別值得一提的是，從2016年到2017年，SiC MOSFET供應商的數量已經翻倍。該數量在接下來的幾年內還將繼續增加。

供應鏈現狀隨著器件市場的發展，SiC產業供應鏈已經建立並將繼續不斷發展，從晶圓到外延層、晶元製造、模塊封裝到採用不同商業模式的系統終端用戶，例如：

• Wolfspeed和Rohm半導體是從襯底到模塊的垂直集成；

• 三菱電子和富士電子是從晶元到終端用戶的垂直集成

• 其他很多供應商佔據供應鏈的一部分。

在晶圓級，道康寧（Dow Corning）在被Dow收購後已經重組。

Dow和Dupont的合併對於未來道康寧的SiC晶圓業務划上了一個問號，道康寧是SiC主要供應商之一。

同樣值得一提的是，北電（Norstel）被我國資本收購：在公司在我國的福建建了新廠來拓展產能。

儘管雷神（Raytheon）公司在2017年停止了SiC代工廠業務，但其代工廠模式在運營層面已清晰，這有助於無代工/輕代工SiC企業來推出其產品和使得SiC技術對於產業更容易獲得。該模式現在由X-Fab來驅動，並獲得「電子美國」的支持。

預期其他代工廠也將進入該市場。

期待國內自主研發的相關企業能夠打破技術壟斷，促進國內碳化硅產業的進步與突破。

有關碳化硅產品的一些看法

SiC材料本身的寬禁帶、高擊穿電場、高熱導率、電子遷移率以及抗輻射特性使得碳化硅基的SBD以及MOSFET在高頻、高溫、高壓、高功率以及耐輻射的應用場合相比硅基器件優勢巨大，優勢不單是體現在單個器件上，而是碳化硅基的功率器件作為電力電子的功率轉換中的核心部件，工作頻率、效率及耐溫的提升使得功率轉換（即整流或者逆變）模塊中對電容電感等被動元件以及散熱片的要求大大降低，核心元件帶動整個模塊系統的優化才是最重要的。

當前整個SiC功率器件行業尚在起步階段，整個國內市場規模甚至全球市場都很小，2016年貌似也就2億多美元（如果沒記錯的話）。當前成熟量產的器件更多是SBD，國內也有一兩家廠商據說是初步量產。商用的碳化硅基MOSFET國際幾大廠如Cree、Infineon、RoHM等廠家也有量產器件，國內應該尚未走通整個SiC MOSFET的量產工藝，拍腦袋估計一下可能至少再需要三年時間。

國際廠商目前已經在宣傳全SiC功率模塊，用於PFC/UPS/PV/EV等應用場景，國內廠家由於僅有少數能量產碳化硅器件，而且還僅僅是SBD，開關器件國內尚無人能量產，所以國內的全SiC功率模塊目前大部分是採用國外的功率器件，或者至少是MOSFET採用的是國外產品。

碳化硅的電力電子應用我覺得當前關鍵還是要綜合成本能夠與硅基相近且能夠兼容原來的體系才有機會，畢竟當前整個電力電子是在硅基器件上建立起來的。目前來看我覺得還是有機會的，雖說碳化硅基器件仍不便宜，但是被動元件的節省以及散熱壓力的減小是的碳化硅基的功率模塊已然能做到接近兩毛五一瓦的價格，而且是在當前終端市場很不成熟的條件下做到的，SiC外延片的尺寸的突破以及位錯密度的持續降低，將會促進成本的進一步降低。

運載工具（車船飛機等）上的功率轉換模塊的輕量化要求將會為碳化硅基功率模塊提供機會，只不過可靠性的驗證需要時間，且部分領域需要相當的時間，而且無法跳過。對於從業者來說，我覺得乘著終端市場仍未起來前做積累並在博士期間多做些企業項目是很有價值的。

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