的生产|SiC产业链解读,从材料到应用大起底 | 见智研究( 二 )


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外延的本质是在衬底上面再覆盖一层 , 为什么这么做呢?主要是由于SiC衬底材料的质量以及其表面的特性不能够满足器件生产的条件 , 因为需要制造较厚的外延层用于满足大功率、高压、高频器件的需求 。 而外延层的生长一般有两大类方向 , 气相生长和液相生长法 , 气相生长是通过原子或分子在结晶界面不断沉积的方式得到外延层 , 而液相生长则是单晶从液固平衡的系统中生长 , 两种方式各有特色 , 具体来看:气相生长能够得到高质量的SiC单晶材料、外延层以及器件异质结构 , 包括化学气相沉积(CVD)和物理气相传输(PVT);而液相生长的特点是能够得到低成本且大尺寸的单晶材料 , 可以用于大规模的生长 , 包括Si溶剂液相生长和其他溶剂液相生长法 。
SiC器件是非标准化产品
市场上现有SiC器件大致有以下四种分类:SiC二级管、SiC MOSFET、全SiC模块(SiC二级管和SiC MOSFET构成)、SiC混合模块(SiC二级管和SiC IGBT构成) 。 其实对于SiC器件来说本来就是一种非标准化的产品 , 在Wolfspeed的官网上 , 仅SiC MOSFET就有几十种型号 , 因为每种产品设计的用途、应用环境不同 , 所以规格也不尽相同 。 如下图所示 , 展示了几款CREE(现改名为Wolfspeed)的SiC器件 。
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找了Wolfspeed的两款SiC产品给大家直观对比一下 , 1700V的SiC MOSFET简单来说能够承载的功能属性较1700VSiC二极管更多 , 两者应用的场景也不同 。 1700V SiC MOSFET可用于1500V高压太阳能逆变器、电源逆变器、开关模式电源以及辅助电源;而1700V SiC二极管用于高压DC/DC 转换器、电机驱动以及脉冲功率 。
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数据来自:wolfspeed
总的来看 , SiC二极管比SiC MOSFET工艺相对简单 , 目前的技术也较为成熟 。
SiC器件的应用广泛 , 新能源车增速最快
最直接的应用主要是在逆变器、转换器以及净化器中 , 而涉及这些产品的下游领域则十分广泛 , 包括空调 等家电产品、电动汽车、太阳能发电、电源、电车以及产业中的机器等 。
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根据Yole对SiC功率半导体市场规模增长的预测来看 , 2022年市场规模近似1,100百万(美元) , 自2020年起行业便进入加速增长阶段 , 其中增长速度最快的就是电动车领域 , 增速要远远超于其他下游领域 , 其次是充电桩的增速比较快 。 除此之外 , PV、PFC电源以及UPS的应用比例也是不容小觑的 , 只是增速要稍低于前两者 。

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