第三代半导体有望持续降本 3-5年向硅基看齐 产业各方竞相布局

来源:财联社 作者: 时间:2021-08-10 14:48

半导体 硅基 碳化硅

8月10日讯,据《电子时报》报道,英飞凌大中华区电源与感测系统事业部协理陈志星日前表示,英飞凌预期三至五年后有机会把SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)成本降到跟硅基元件相仿的程度,后段制程技术也持续推进。公司旗下已有Cool SiC、Cool GaN系列产品线走入量产。

就在上周(8月5日),富士康旗下鸿海收购旺宏的6英寸晶圆厂,董事长刘扬伟直言,计划将该厂用于研发生产第三代半导体,特别是电动汽车所用的碳化硅功率元件

7月27日,意法半导体宣布,制造出业界首批8英寸SiC晶圆片。

让人“又爱又恨”的第三代半导体

与硅(Si)相比,碳化硅是最成熟的WBG宽带隙半导体材料,耐高温性能卓越, 它已经广泛用于制造开关器件,例如MOSFET和晶闸管。氮化镓的效率跟功率密度无可取代,具有作为功率器件半导体的潜力,在射频应用中是对硅的重大改进。

SiC、GaN与传统Si材料的性能比较

性能优势为碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体开辟了广阔的应用前景,已有多位分析师预计2021年汽车领域碳化硅有望进入放量元年,但复杂的制造工艺流程和更高的原材料、技术要求大幅提高了第三代半导体的量产难度,进一步抬高了成本。具体来看,氮化镓的生产难度在晶格和基板,碳化硅则需要高纯度晶种,长晶时间也相当慢。

陈志星表示,碳化硅、氮化镓两者之间价差不大,但与硅产品之间的落差确实存在。目前,碳化硅、氮化镓相关宽能隙(WBG)功率元件价格已经出现很大的降幅,成本仍是打开市场的关键。

另据CASA统计,碳化硅价格近几年快速下降,2020年较2017年下降了五成以上。随着6英寸衬底、外延晶片质量提高、8英寸产线实现规模化生产,降本效应有望显现,推进碳化硅器件和模块普及。

碳化硅降本效应有望显现,然而站在当下,考虑到性价比因素,Si、SiC及GaN三种材料的产品仍将长期共存。

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第三代半导体现状、投资机会一览

当下的全球碳化硅产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势,国内企业在衬底、外延和器件方面均有所布局,但是体量均较小。

技术层面,碳化硅以往以2、4英寸厂生产,现今6英寸碳化硅为主流,一流厂商正力推8英寸碳化硅晶圆的量产。碳化硅衬底和外延方面,国内仍然是4英寸为主,已开发出6英寸产品并实现小批量供货;国内批量生产的氮化镓衬底仍以2英寸为主。

产业方面,目前CREE等国际大厂和国内企业纷纷大力布局碳化硅。国内各地不断有新项目开工,碳化硅投资扩产热潮已然来袭。

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