尽管数字和新兴的并购活动往往表明人们对这种复合材料越来越感兴趣,但只有找到解决目前阻碍
SiC 更广泛采用的三个主要障碍的解决方案,才能确定其在电力电子领域的预期地位。http://www.ic-bom.com/
一、成本
迄今为止,SiC 模块的成本无法提供在除高端以外的电动汽车上普及该技术的可能性。出于同样的原因,以 3300 V 为其高功率应用目标的工业部门仍然不愿涉足 SiC,并且仍然依赖于 Si IGBT 选项。根据 Yole SystemPlus 的分析,基板制造和外延阶段的成本占晶圆总成本的 59%(1200 V SiC MOSFET 的平均成本),其次是前端工艺的良率损失 (24%)。在裸片安培成本水平上,Wolfspeed 和 ROHM Semiconductor 表现最好,证实了对整个供应链的控制在竞争中具有明显的优势。为了降低成本,正在考虑几种情况。由 Wolfspeed、II-IV Incorporated、现在是 Coherent,而 SiCrystal 正在进行中。然而,质量问题仍在延迟实际启动,现在预计在 2025 年。与 Si 生产线兼容的新兴技术工程 SiC 衬底,以及晶圆工艺创新也在开发中。
二、可靠性
尽管集成到商业化的汽车系统(特斯拉和 Lucid Air 逆变器/丰田 Mirai II 升压转换器),但没有足够的证据证明 SiC 产品的长期可靠性。这是导致工业部门持观望态度的另一个论点。http://www.ic-bom.com/
三、封装
要充分受益于 SiC 技术优势,必须找到合适的封装解决方案。问题就在这里:虽然在 Si IGBT 的情况下有多种经过验证的选择,但 SiC MOSFET 的封装选项仍处于起步阶段,并且仅展示了 Denso、Wolfspeed 和 ST Microelectronics 开发的少数设计。这些设计包括高温兼容和低损耗材料,无论是在基板(具有良好散热性能的材料,如 AlN 和 AMB-Si3N4)、封装(高温环氧树脂或硅凝胶)、芯片附着(如银烧结) 或互连(具有低电感互连,例如顶部 Cu 引线框)。在提供标准化解决方案之前,还有很多工作要做。
2 月 1 日,Wolfspeed 和采埃孚宣布建立战略合作伙伴关系,目标是面向移动、工业和能源应用的未来碳化硅半导体系统和设备。实现这一目标的一种方法是在欧洲建立重要的 SiC 生产能力。
Wolfspeed 在德国的新工厂将成为世界上最大的 8 英寸专用 SiC 器件工厂,也是欧洲唯一一家能够大批量生产 8 英寸 SiC 晶圆的工厂(不包括 STMicroelectronics 的一些 SiC 兼容产能)。此举将巩固 Wolfspeed 在 SiC 晶圆领域的领导地位,同时也将目标锁定在目前由欧洲公司主导的 SiC 器件市场。http://www.ic-bom.com/
通过其位于美国纽约的现有晶圆厂,Wolfspeed 是世界上唯一一家可以量产 8 英寸 SiC 晶圆的公司。这种主导地位将在未来两到三年内持续,直到更多公司开始建设产能——最早的是意法半导体将于 2024-5 年在意大利开设的 8 英寸 SiC 工厂。
美国在 SiC 晶圆领域处于领先地位,Wolfspeed 与 Coherent (II-VI)、onsemi 和 SK Siltron css 一起,后者目前正在扩建其在密歇根州的 SiC 晶圆生产设施。另一方面,欧洲在 SiC 器件方面处于领先地位。http://www.ic-bom.com/
Yole Intelligence 电源和无线部门化合物半导体和新兴基板活动的团队首席分析师Ezgi Dogmus 博士则强调:“然而,其他主要 SiC 厂商决定不再只专注于 8 英寸,而是将战略重点放在 6 英寸晶圆上。虽然转向 8 英寸是许多 SiC 器件公司的议程,但更成熟的 6 英寸衬底的预期产量增加——以及随后成本竞争的增加,可能会抵消 8 英寸的成本优势——导致 SiC未来专注于两种尺寸的玩家。例如,Infineon Technologies 等公司并没有立即采取行动来提高 8 英寸产能,这与 Wolfspeed 的战略形成鲜明对比”。
然而,Wolfspeed 与涉及 SiC 的其他公司不同,因为它只专注于该材料。例如,英飞凌科技、安森美和意法半导体——它们是电力电子行业的领导者——在硅和氮化镓市场也有成功的业务。这个因素也影响了 Wolfspeed 和其他主要 SiC 厂商的对比战略。