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SiC,30年意味着什么?

沈璐

英飞凌工业功率控制事业部

大中华区高级市场总监

一直以来英飞凌都在积极推进创新,在功率器件领域的创新使得我们已经连续 18 年位列市场份额第一。无论是从创新还是从企业社会责任角度出发,英飞凌都会不遗余力地在碳化硅领域做出自己的贡献。

据Yole预测,碳化硅市场规模有望在2025年超过25亿美金,年复合增长率超过30%,其中可再生能源和新能源汽车等都是碳化硅极有前景的应用领域。英飞凌自1992开始着手于碳化硅的研究,在长达 30 年的时间里,英飞凌不断地进行技术打磨和沉淀,帮助新材料在新应用中快速成长。迄今为止英飞凌CoolSiC™商用已有21年,未来CoolSiC™ 碳化硅器件将继续在工业、电动汽车领域的三大板块:光伏和储能、充电设施以及各类电源应用中大有所为。

回顾英飞凌的碳化硅发展之路:

1992年起,英飞凌开始着手碳化硅的研究

1998年,英飞凌开始在大批量硅功率生产线上进行2英寸硅片技术整合

2001年,英飞凌成为全球首家推出碳化硅二极管的厂商,自此开启碳化硅的商用

2015年,实现了碳化硅从4英寸转6英寸晶圆的生产

2017年,发布1200V 碳化硅 MOSFET

2018年,通过收购 Siltectra 公司,获得了碳化硅晶圆的冷切割技术

2019年,发布了1200V的车规级碳化硅 MOSFET

2020年,

- 在光伏领域,根据客户需求,为中国市场定制化了 EasyPACK™3B 碳化硅混合模块。

- 面向全球汽车行业公开发售碳化硅HybridPACK™ Drive 模块

- 发布了1200V IPM碳化硅模块

2022年,英飞凌扩大第三代半导体的产能,将投资超过20亿欧元(合计约144亿人民币)扩大SiC 和 GaN的产能

英飞凌碳化硅解决方案如何脱颖而出?

多年来,英飞凌在碳化硅器件量产上积累了丰富的经验,同时公司内部还设立了专门的碳化硅研发加速项目。无论是新品发布,还是目标市场覆盖,英飞凌都呈现越来越活跃的态势。英飞凌已发布200款 CoolSiC™产品,超过130个型号针对客户创新需求开发,在全球范围内更是拥有超过3,000家的活跃客户。

一方面,英飞凌凭借对系统和应用的深入理解,通过与客户的紧密沟通合作,定义出满足市场需求的产品和解决方案。英飞凌为客户及伙伴带来差异化的创新方案,丰富的拓扑和灵活的芯片配置。

另一方面,英飞凌不断开发新技术,在CoolSiC™产品领域,英飞凌的工业级与车规级解决方案并行发力,横跨600V至1700V规格,同时朝着更高的电压等级蓄力发展,为客户提供全面的系统级解决方案。

在备受关注的供应链方面,近年来,英飞凌一直持续加大投资强化碳化硅供应保障,包括通过Villach工厂增加碳化硅前道加工产能、签署长期供货合约、提升生产效率保障供给等。此外,英飞凌也通过冷切割技术,为晶圆生产效率提升及供应安全保驾护航

凭借多年创新研发经验、全面且灵活的解决方案、量产和客户服务能力等优势,英飞凌近年来相关营收不断增长。

直面挑战:

首先,碳化硅在材料与工艺特性上不同于传统硅,质量和可靠性的保证是所有厂家需要面对的首要问题。英飞凌采用最新的技术,通过近 30 年的研发和实践才最终摸索出了一套立足长远、更具战略优势的技术路线,并于2021年推出了碳化硅可靠性研究白皮书,为客户全面梳理了SiC MOSFET可靠性的问题。

其次,新兴技术势必在应用方面需要更多的探索。碳化硅技术应用的能力,需要摆脱源自硅器件使用的传统经验和思维,有更多思考和实践。在为成熟行业的领先客户、领先设计做好技术服务的同时,英飞凌也在积极参与新兴行业的早期预研项目,致力于拓展碳化硅应用。

把握机遇:

于氢燃料电池领域雪中送炭

目前,氢燃料电池正在迎来一个由成长到成熟的发展阶段,该行业的快速成长期或许就在未来不远处。在这应用中,高速空压机的转速会达到10 万转以上,光靠硅器件实现30kW以上的高速电机比较困难,因此碳化硅的发展和成熟,对于氢燃料电池行业来说无疑是雪中送炭。同时,碳化硅也是燃料电池大功率DC-DC 转换器不二的选择。

在汽车领域前景乐观

在汽车领域,碳化硅产品所发挥的作用是对硅器件的较好延伸或补充。例如,四驱大功率高级轿车和高级 SUV 等续航里程比较长、电池容量比较大的车型,通常需要大功率支持,使用碳化硅做主驱设计有助于提升功率密度,有效降低电池装载量或者有效增程。而英飞凌研发的碳化硅产品在这方面的性能表现是非常卓越的。英飞凌的 HybridPACK™ Drive 车规级碳化硅模块已在在亚洲一家主要电动车厂家的逆变器系统中量产;CoolSiC™ 混合型分立器件已经应用在多个国际整车厂OBC平台中实现大规模量产;英飞凌的 CoolSiC™ Schottky 二极管也已经应用在欧洲一个汽车平台的 OBC 系统中,并且已经量产。

为大中华区客户持续创造价值

英飞凌大中华区深刻理解碳化硅行业应用需求,依托庞大本地化应用技术团队,提高碳化硅应用技术服务能力,不断创新、开拓新兴应用。同时,英飞凌也积极打造产业协作生态圈,与中国客户合作共赢,历年举办碳化硅应用技术发展论坛,并发布碳化硅可靠性研究白皮书,推动全产业链共同成长,为客户持续创造价值。

依托庞大本地化应用技术团队,提供碳化硅应用技术服务能力

面对气候变化和资源稀缺、人口和社会变迁的挑战,伴随城市化进程以及数字化转型的趋势,减少全球二氧化碳排放, 让能源管理更高效智能是大势所趋。碳化硅是打开高效能源之门的钥匙,也是实现碳中和目标的关键。趋势浪潮下,英飞凌将进一步加强在碳化硅领域技术的领先性,为实现碳中和做出贡献。

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