Seit der Entwicklung von Leistungsgeräten haben Leistungshalbleiter nach verschiedenen Kategorien allmählich zwei Hauptkategorien gebildet: Leistungs-ICs und Leistungsgeräte. Unter ihnen gehören MOSFETs und IGBTs zu spannungsgesteuerten Schaltgeräten. Im Vergleich zu stromgesteuerten Schaltgeräten wie Leistungstransistoren und Thyristoren, haben sie die Eigenschaften des einfachen Fahrens, der schnellen Schaltgeschwindigkeit und der geringen Verluste und werden allmählich zu den Mainstreamprodukten von Leistungsgeräten. Derzeit beträgt ihr kombinierter Marktanteil etwa 70%.http://www.ic-bom.com/

Aus dem weltweiten Vertrieb nachgelagerter Anwendungen von Leistungshalbleitern weist die Industrie darauf hin, dass Automobil-, Industrie- und Unterhaltungselektronik die Hauptnachfragequellen sind, mit einem kombinierten Anteil von über 75% für aufeinanderfolgende Jahre.

In 2022 trat Chinas IGBT-Industrie in eine explosive Phase. Nach zwei Jahren Autokernknappheit ab 2020 wurde IGBT immer knapper. In der zweiten Hälfte von 2022 übertraf es sogar die Automobil-MCU und wurde zum größten Hindernis für die Erweiterung der Automobilproduktion.http://www.ic-bom.com/

Danach wurde IGBT mit der Entwicklung neuer Energiefahrzeuge zum Schwerpunkt der industriellen Entwicklung. Die neuesten Statistiken der China Association of Automobile Manufacturers zeigen, dass Chinas neue Energiefahrzeuge in 2022 weiterhin explosives Wachstum verzeichneten, wobei Produktion und Umsatz 7,058 Millionen bzw. 6,887 Millionen Einheiten erreichten, wobei im Vergleich zum Vorjahr 96,9% und 93,4% den ersten Platz der Welt für acht aufeinanderfolgende Jahre beibehalten wurden.

Viele repräsentative Unternehmen in China verstärken weiterhin die Forschung und Entwicklung der IGBT-Technologie. Zum Beispiel entwickelte Star Semiconductor Company in der ersten Hälfte von 2022 eine neue Generation von IGBT-Chips der Fahrzeugklasse 650V/750V, die auf der Mikronut-Graben-Feld-Stop-Technologie der siebten Generation basieren, die Kundenüberprüfung bestanden und Massenlieferung in der zweiten Hälfte von 2022 begann; Im 2022 folgte Silan Micro dem Trend der Neuentwicklung im Energiebereich und betrat den Bereich der IGBT-Module und SiC-MOSFETs in Fahrzeugqualität durch feste Erhöhungsfinanzierung. Seine IGBT-Produkte in Fahrzeugqualität und andere Produkte wurden verifiziert und in Bulk geliefert.

MOSFET-Geräte haben die Eigenschaften der schnellen Schaltgeschwindigkeit, der hohen Eingangsimpedanz und der guten thermischen Stabilität und sind weit verbreitet in Nieder-, Mittel- und Hochspannungsschaltungen. Sie sind eines der Leistungsgeräte mit dem breitesten Deckungsspannungsbereich und den nachgeschalteten Anwendungen.http://www.ic-bom.com/

Mit der Elektrifizierung von Automobilen ist Mittel- und Hochspannung MOEFET in den Mittelspannungs-elektrischen Teilen von Automobilen, wie DC-DC und OBC, weit verbreitet, um bei der Umwandlung und Übertragung von elektrischer Energie zu unterstützen, und die durchschnittliche Nutzung eines einzelnen Fahrzeugs hat sich auf über 200 erhöht; Darüber hinaus werden mit der Entwicklung von Automotive Intelligence MOSFETs für Funktionen wie ADAS, Sicherheit und Infotainment benötigt. Laut Infineon-Daten wird die Anzahl der MOSFETs pro Fahrzeug in Mittel- bis High-End-Modellen zukünftig auf 400 steigen.

Neue Energiefahrzeuge beschleunigen ihren Fortschritt, und gleichzeitig ziehen sich große Hersteller, die von Renesa vertreten werden, allmählich aus einigen der Mittel- und Niederspannungs-MOSFET-Märkte zurück. Angetrieben durch den doppelten Antrieb der Angebotsoptimierung und der erhöhten Nachfrage, beschleunigen heimische Automobilhersteller ihren Eintritt in die Automobil-Lieferkette.

Gegenwärtig nehmen IGBT und MOSFET immer noch den Mainstream auf dem Leistungshalbleitermarkt ein. Im Vergleich zu Si-basierten Produkten hat SiC, der spätere Anbieter, drei prominenteste Eigenschaften: große Bandlücke, hohe kritische Bruchfeldstärke und hohe Wärmeleitfähigkeit. Basierend auf seinem enormen Entwicklungspotenzial haben viele in- und ausländische Hersteller versucht, die SiC-Industriekette in den letzten Jahren zu gestalten.

Mit der rasanten Entwicklung von SiC gibt es ständig Argumente darüber, "SiC ersetzt IGBT". Der Autor glaubt, dass Substitution ein Trend ist, aber ob aus Sicht von Nutzungsszenarien oder Kostenpreisen, SiC könnte IGBT nicht vollständig ersetzen, und beide werden sich voraussichtlich in Zukunft gemeinsam entwickeln.

Entsprechend der Marktnutzung ist SiC sehr geeignet für Hochfrequenz-, Hochspannungs- und andere Anwendungsszenarien. SiC-Leistungsgeräte haben große Vorteile im 600-1700V-Bereich, insbesondere im Bereich neuer Energiefahrzeuge. Traditionelle siliziumbasierte IGBT-Chips haben die physikalische Grenze der Materialien in Hochdruck-Schnelllademodellen erreicht, so dass neue Energiefahrzeuge beginnen SiC zu umarmen.http://www.ic-bom.com/

Der Nachteil von SiC-Transistoren ist jedoch, dass sie relativ teuer sind und der SiC-Produktionsprozess komplexer ist.

Die Gesamtproduktionskosten von Siliziumkarbid sind relativ hoch im Vergleich zu denen von Si, und SiC-Transistoren haben auch einige Nachteile, wie Anfälligkeit für Beschädigungen und Temperaturempfindlichkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften ist SiC für einige kostengünstige und energiesparende Anwendungsszenarien nicht geeignet.http://www.ic-bom.com/

Im Vergleich zu SiC liegt der offensichtliche Vorteil von IGBT in seinen niedrigen Kosten, da die Kosten den Markt bestimmen. Gleichzeitig ist die Zuverlässigkeit von IGBTs höher als die von SiC MOSFETs, da ihre Struktur relativ einfach ist und ihre Ausfallrate niedrig ist. Unterdessen hat IGBT eine bessere kapazitive Leistung und einen besseren Überspannungswiderstand, wodurch es für Hochleistungs- und Hochstromanwendungen geeignet ist. Zum Beispiel im Bereich der Ladepfähle wie DC-DC, die keine hohen Umweltanforderungen haben und kein hohes Gewicht und Platz benötigen, ist es sehr schwierig, das kostengünstigste IGBT zu ersetzen.

Es ist unbestreitbar, dass SiC eine Kernkomponente bleibt, die Elektrofahrzeughersteller auch in Zukunft berücksichtigen müssen, einschließlich Tesla. Angesichts der Auswirkungen des technologischen Wandels ist TrendForce Consulting daher davon überzeugt, dass Teslas Hauptinverter für Elektrofahrzeuge der nächsten Generation neuen Verpackungsanpassungen unterzogen werden wird, möglicherweise einschließlich einer hybriden Verpackungslösung von SiC/Si IGBT. Dies ist eine bahnbrechende Innovation im technischen Design, aber voller Herausforderungen.http://www.ic-bom.com/