未来几年SiC成本将急剧下降 EV引领普及

未来几年SiC成本将急剧下降 EV引领普及

　　早在20世纪60年代碳化硅器件的优点就已经被人们所熟知，但SiC至今还未普及，其中一个一大重要原因就是SiC缺少一种合适的用于工业化生产功率半导体器件的衬底材料。在工艺问题解决之后，价格成为了影响SiC器件普及的重要因素。不过，换个角度分析，我们将看到采用SiC带来的好处以及电动汽车将带动SiC器件的普及。

　　工艺与价格相互影响 未来几年SiC成本将急剧下降

　　据了解，SiC器件的价格是Si器件价格的5到6倍，这也成为影响SiC器件普及的另一个重要因素。对此，安森美半导体宽带隙高级产品线经理Llew Vaughan-Edmunds表示：“SiC需要一种全新的制造方法，因此新的设备和工艺增加了成本，同时高品质的基板也占成本的很大一部分。但SiC为系统提供显著的好处。“美高森美(Microsemi) SiC技术总监Avinash Kashyap博士认为：“SiC器件价格更高的主要原因是基板和外延的成本，与采用Czochralski工艺大量生长硅基板而每个晶锭得到数千个芯片不同，SiC外延芯片是在高温CVD反应器内生长，生产能力大幅降低 (每次10–20个芯片)，这种工艺的低生产力导致了SiC基板的高成本。过去，基板成本每年降低7到10%。由于工业对宽带隙器件兴趣浓厚，目前市场上SiC基板厂家日益增多 (包括中国的几家)，随着更多的生产能力上线，特别是6英寸芯片，我们预期SiC基板成本在接下来的几年内将急剧下降。半导体工业总是受用量的推动。随着SiC的使用腾飞，围绕它的生态系统也将不断演变，从而不断降低成本。“

安森美半导体宽带隙高级产品线经理Llew Vaughan-Edmunds

　　与Avinash Kashyap博士持同样观点的ROHM半导体(上海)有限公司设计中心高级经理水原 徳建也表示：“缺陷密度问题其实直接影响的就是SiC价格的主要因素之一。当然，除了缺陷密度(良品率)，SiC原材料的成本和制造成本也是SiC价格较传统Si价格高的原因。目前量产的SiC组件大部分采用4英寸晶圆，成本相对较高。但是，主流的SiC厂商都会在2017年或2018年大量采用6英寸晶圆，价格将会下降。另外，随着国内SiC晶圆的产量和质量的提升，也有望降低SiC晶圆的价格，从而降低SiC器件的价格。SiC价格还和市场规模有关，2016年SiC组件市场规模仅为2亿美元左右，与200多亿美金的功率半导体市场相比微不足道。但随着电动汽车等市场的增长，预计到2020年SiC组件的销售额有望突破20亿美元，市场规模的增大将显著降低SiC组件的价格。”

　　降价仍需时日 换个角度解决SiC器件“高价”问题

美高森美(Microsemi) SiC技术总监Avinash Kashyap博士

　　Avinash Kashyap博士和水原 徳建都预测SiC器件的价格未来几年将急剧下降，不过目前SiC价格依然较高，但此次受访的业内专家都从另外一个角度解读SiC器件的高价问题。Avinash Kashyap博士分析：“如果仅仅想寻找一种电路的插入式替代品而不进行任何改动，SiC器件明显更贵。人们经常忽略的是从整体系统来开展功率电子设计,用SiC代替硅器件时还需要考虑下述几点：(a) 取消主动冷却或减少散热器 (降低成本、减轻系统重量和缩小体积);(b) 实施高频切换拓扑，从而缩小电感器和电容器的尺寸，提高效率;(c)同一功率等级需要的组件更小或分立组件数量更少，意味着板的空间更小且可靠性更高。最后，当考虑具有功能相同而性能更佳的系统的材料清单成本(BOM)时，SiC解决方案将更便宜，占位面积更小，且效率更高。对客户来说，这是一种简单的双赢局面。除了吸引人的经济原因之外，我们对客户群具有强烈的吸引力。例如，对可靠性要求非常严格的航空和国防市场长期使用美高森美的产品正是有力的证明。不管是硅或碳化硅，我们器件上美高森美的标志就是客户可以信任的标志。”

ROHM半导体(上海)有限公司设计中心高级经理水原徳建

　　水原 徳建也告诉记者：“虽然现在SiC-MOS单品的价格比传统Si器件(比如IBGT，SJ-MOS)高，但是充分利用SiC-MOS的高耐压、高频开关、高效的特性，在电路和系统设计中可以把周边器件，比如电容和电感或变压器的小型化，散热设计的简单化等，整机的成本来说很多时候并不会高于传统器件太多，但却能给客户带来高效和小型化的卖点。并且，效率方面的优势从长远来看，也是一笔节省。另外一方面，有资料显示过去的一年里SiC-SBD取得了极大的发展，现在占SiC市场80%左右的SiC-SBD的成本已经和传统Si材料的FRD的价格越来越接近，SiC-SBD经过几轮价格调整后，加上替代的便利性、效率提升的直观性，市场接受度越来越高。“