碳化硅發(fā)展現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)

根據(jù)產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)Yole Développement（Yole）碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體市場產(chǎn)值到2024年將達(dá)到19.3億美元，該市場在2018年到2024年之間的年復(fù)合成長率達(dá)到29%。而汽車市場無疑是最重要的驅(qū)動因素，在2024年汽車應(yīng)用約占總市場比重的50%。

主要市場驅(qū)動因素是汽車市場，Yole在其SiC報告中宣布。預(yù)計(jì)2024年汽車市場總量將達(dá)到約10億美元，市占率為49%。SiC已經(jīng)在OBC中使用，并且這種應(yīng)用將在未來幾年中得到廣泛開發(fā)。隨著特斯拉導(dǎo)入SiC技術(shù)，市場已經(jīng)達(dá)到了不可逆轉(zhuǎn)的地步，關(guān)于其他汽車廠商是否也會采用的討論是今年的熱門話題。繼特斯拉之后，比亞迪也將發(fā)表SiC逆變器。

最近，汽車產(chǎn)業(yè)已投入超過3000億美元用于電動車（xEV）的開發(fā)，這與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車市場形成鮮明對比，xEV市場是Si功率元件的主要市場驅(qū)動因素。在采用SiC的背后，Yole的分析師也指出了封裝問題。根據(jù)Yole的報告，只有意法半導(dǎo)體和丹佛斯有能力提出他們的專業(yè)知識，在SiC供應(yīng)鏈中仍然存在許多挑戰(zhàn)。

碳化硅發(fā)展現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)

現(xiàn)在在碳化硅方面，國外企業(yè)發(fā)展神速。首先在SiC襯底，4英寸、6英寸量產(chǎn)，8英寸也在穩(wěn)步推進(jìn)。；來到 SiC外延：6英寸外延片已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，外延速率最高可以達(dá)到170μm /h，100μm以上的高厚度外延片缺陷密度低于0.1cm-2。

而在這個市場，也是美歐日韓擁有很大的話事權(quán)。

其中美國在SiC領(lǐng)域全球獨(dú)大，擁有Cree、II--VI、道康寧等具有很強(qiáng)競爭力的企業(yè)，并且占有全球SiC 70-80%的產(chǎn)量；歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件、應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，擁有英飛凌、意法半導(dǎo)體、SicrySTal、Ascatronl、IBS、ABB等優(yōu)秀半導(dǎo)體制造商；來到日本方面，他們是設(shè)備和模塊開發(fā)方面的絕對領(lǐng)先者，主要有羅姆、三菱電機(jī)、富士電機(jī)、松下、東芝、日立等企業(yè)；韓國則有SiC粉末公司有LG Innotek，晶體企業(yè)有POSCO、Sapphire Technology、LG、OCI和SKC，外延企業(yè)有RIST、POSCO和LG，但SiC器件的企業(yè)不多，主要推動者是三星。

無論從市場反應(yīng)，還是公司的表現(xiàn)來看，SiC器件似乎真的到了即將爆發(fā)的時候，但是從整體上看，還需要跨過幾道坎。首先，和Si相比，SiC的成本較高。如何提高成本競爭力，是SiC能夠爆發(fā)的一個關(guān)鍵條件。

從技術(shù)上看，SiC也需要迎來幾方面的挑戰(zhàn)。

瀚天天成電子科技銷售副總裁司馬良亮在接受臺媒CTIMES采訪時談到，由于碳化硅的生產(chǎn)瓶頸尚未解決，原料晶柱的品質(zhì)不穩(wěn)定，造成整體市場無法大規(guī)模普及。另一個發(fā)展限制，則是在碳化硅元件的應(yīng)用與設(shè)計(jì)上。司馬良亮表示，由于硅晶圓問世已久，而且行之有年，有非常完整的工具與技術(shù)支撐，因此絕大多數(shù)的芯片工程師只熟悉硅元件的芯片開發(fā)，但對于碳化硅元件的性能與用途，其實(shí)不怎么清楚。

他甚至用“博士”和“小學(xué)生”，來對比目前硅晶與碳化硅之間的知識落差。也因?yàn)橛羞@樣的知識上的落差，造成碳化硅元件在發(fā)展上更加緩慢。

“工程師對碳化硅元件本身的性能就已經(jīng)不太清楚，再加上晶圓品質(zhì)的不穩(wěn)定，導(dǎo)致元件的良率與可靠度不足，讓整個的產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常緩慢”，司馬良亮說道。

如果這些問題能終有一日解決，SiC的時代那就真的真正來臨了。