خط تلفن خدمات
صنعت نیمههادیها به عنوان «نسل مواد، نسل فناوری، نسل صنعت» شناخته میشود. نسل اول سیلیکون، نسل دوم گالیوم آرسنید و آنچه امروز قصد بررسی آن را داریم، زنجیره صنعت نیمههادی نسل سوم است.
نیترید گالیوم (GaN) و کاربید سیلیکون (SiC) به عنوان دو نیمههادی نسل سوم شناخته میشوند. در این مقاله، ما بر روی کاربید سیلیکون (SiC) تمرکز میکنیم.
امروزه، زمانی که مواد Si به حد عملکرد نظری نزدیک میشوند، دستگاههای قدرت SiC همیشه به عنوان "دستگاههای ایدهآل" در نظر گرفته شدهاند و به دلیل ولتاژ قابل تحمل بالا، تلفات کم، راندمان بالا و سایر ویژگیهایشان، بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند.
با توسعه سریع صنایع نوظهور استراتژیک مانند 5G، وسایل نقلیه با انرژی جدید، تولید برق فتوولتائیک و هوافضا، شرکتهای بالادستی و پاییندستی زنجیره صنعت برای ورود به بازار هجوم آوردهاند.با رشد تقاضای بالقوه بازار، محیط سرمایهگذاری داغ و حمایت سیاستی، صنعت SIC کشور من طرح اولیه را تکمیل کرده است..
از منظر زمینههای کاربردی، خودروهای انرژی نو بزرگترین بازار کاربرد برای قطعات SiC هستند که بیش از 50 درصد را تشکیل میدهند. در آینده، چین به بزرگترین بازار SiC تبدیل خواهد شد.
همزمان با نزدیک شدن تدریجی فرآیندهای تولید مواد نیمههادی نسل اول و دوم به محدودیتهای فیزیکی، مواد نیمههادی نسل سوم که انتظار میرود تنگنای فناوری نیمههادی سنتی را از میان بردارد، به کانون توجه توسعه صنعت تبدیل شده است.
در واقع، دلیل اینکه مواد نیمههادی در چین به «نسل» تقسیم میشوند، تا حدودی به دلیل سه انقلاب صنعتی است که پس از کاربرد گسترده مواد نیمههادی رخ دادهاند.
The first generation of semiconductor materials is represented by silicon (Si), which replaced bulky electron tubes and promoted the rapid development of the microelectronics industry with integrated circuits as the core.
مواد نیمههادی نسل دوم عمدتاً گالیوم آرسنید (GaAs)، ایندیوم آنتیمونید (InSb) و غیره هستند. لیزرهای نیمههادی فسفید ایندیوم اجزای کلیدی سیستمهای ارتباط نوری هستند و دستگاههای پرسرعت گالیوم آرسنید، صنایع جدید فیبر نوری و ارتباطات سیار را گشودهاند.
The third generation semiconductor materials represented by silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) are effectively promoting the development of new energy, photovoltaics, electric vehicles and other industries.
Judging from the three important parameters of semiconductor materials, the third-generation semiconductor materials are stronger than silicon material devices in three indicators: electron mobility (high-frequency operating performance under low-voltage conditions), saturation drift rate (high-frequency operating performance under high-voltage conditions), and bandgap width (voltage withstand performance, maximum operating temperature and optical performance of the device).
Among them, the most eye-catching is the "WideBand-Gap (WBG)" of the third-generation semiconductor. The advantage of a high band gap is that the device is resistant to high voltage and high temperature, has high power, radiation resistance, strong conductivity, fast working speed, and low working loss.
From a country perspective, China is the world's largest new energy vehicle market, with sales far exceeding all other countries and accounting for more than 40% of the global share.از منظر زمینههای کاربردی، خودروهای انرژی نو بزرگترین بازار کاربرد برای قطعات SiC هستند که بیش از 50 درصد را تشکیل میدهند. در آینده، چین به بزرگترین بازار SiC تبدیل خواهد شد.
According to IHS data, the total SiC (silicon carbide) market will reach US$50 million this year and will soar to US$160 million by 2028. Among them, in the electric vehicle charging market, SiC's compound annual growth rate in the next few years is as high as 59%; in the photovoltaic and energy storage market, SiC's compound annual growth rate is also 26%; and in the power supply part, this number is also 16%. The overall compound annual growth rate is also as high as 16%.
The government plays the role of venture capital and participates in the investment and construction of a large number of SiC projects.
بیشتر پروژههای SiC به طور مشترک توسط دولتها و شرکتهای محلی سرمایهگذاری و ساخته میشوند. دولتهای محلی نسبتاً بیشتر سرمایهگذاری میکنند و ریسک بیشتری را متحمل میشوند.
Unlike traditional Si-based projects that are concentrated in first- and second-tier cities in China, SiC projects are spread across the country.
در مقایسه با پروژههای مبتنی بر Si، سرمایهگذاری کلی در پروژههای SiC نسبتاً کم است و بسیاری از دولتهای شهرهای کوچک و متوسط مشتاق بهبود تصویر شهر و افزایش چیدمان صنعت نیمههادی هستند.
خلاصهای از برخی پروژههای SiC که دولتهای محلی بهطور خاص در آنها مشارکت دارند
اشتیاق به سرمایهگذاری در حال افزایش است و مقدار زیادی پول به صنعت SiC سرازیر میشود.
دولتهای مرکزی و محلی مجموعهای از سیاستها را برای ترویج توسعه صنعت SiC اعلام کردهاند.
علاوه بر این، در برنامه «ساخت چین ۲۰۲۵»، این کشور اهداف مشخصی را برای نرخ بومیسازی ارتباطات ۵G و مدیریت کارآمد انرژی مطرح کرده است. این هدف مستلزم آن است که نرخ بومیسازی مواد نیمههادی پیشرفته تا سال ۲۰۲۵ به ۵۰ درصد برسد. این سیاستهای مطلوب به توسعه و رشد بیشتر بازار SiC کمک شایانی خواهد کرد.
At Lujing Semiconductor's participation in the 2021 Munich Electronics Show, the TV column group "Quality" also interviewed the company's general manager Mr. Xu Wenhui about "Made in China 2025" regarding the development of third-generation semiconductors. The application of silicon carbide power devices will be widely used in the next 3-5 years, and can even completely replace silicon-based products in some fields.
در مقایسه با بازارهای خارجی، کشور من تحقیقات در مورد مواد و دستگاههای SiC را نسبتاً دیر آغاز کرد. زنجیره صنعت SiC چین، به دلیل عوامل مختلف، طرح اولیه را تکمیل کرده و به نتایج خاصی دست یافته است و به تدریج فاصله خود را با فناوریهای پیشرفته خارجی کاهش داده است. چندین شرکت پیشرو در هر حلقه ظهور کردهاند.
شکاف آشکاری بین شاخصهای فنی و تولیدکنندگان بینالمللی وجود دارد و ثبات محصول، نقصی است که غلبه بر آن دشوار است.
دلایل شکاف فناوری و مشکلات مربوط به ثبات بسترهای داخلی را میتوان تقریباً در دو دسته زیر خلاصه کرد:
-
جنبههای فنی مانند تطبیق مواد، دقت تجهیزات و کنترل میدان حرارتی نیاز به یک دوره طولانی انباشت دانش فنی دارند. تولیدکنندگان داخلی نسبتاً دیر شروع به کار کردند و سرمایهگذاری کمتری انجام دادند و شکاف آشکاری با تولیدکنندگان پیشرو خارجی ایجاد کردند.
-
Domestic manufacturers have fewer and more scattered customers, and their feedback speed is slower and the feedback content is incomplete. CREE's product lines cover substrates, epitaxy, devices and even modules, and back-end feedback is sufficient and timely.
شکاف تکنولوژیکی مستقیماً منجر به عملکرد کلی ضعیف زیرلایه و عدم امکان استفاده از آن در خطوط تولید با الزامات بالاتر میشود.
The consistency problem means that the proportion of high-quality substrates is low, which directly leads to a significant increase in the cost of the substrates.
عمدتاً به دلیل دو نکته فوق، زیرلایههای داخلی در حال حاضر قادر به ورود به زنجیره تأمین اصلی نیستند.
Technical barriers are low, and the overall technical level is not much different from that of foreign countries.
The epitaxial technology is relatively simple, and the main process is to grow a new layer of single crystal on the original SiC substrate. It is a link with lower added value and lower technical threshold in the entire industrial chain.
فرآیند اپیتاکسیال به تجهیزات بالغ متکی است (در حال حاضر تجهیزات اصلی در صنعت، تجهیزات CVD ارائه شده توسط Aixtron و سایر شرکتها است). فرآیند رسوب بخار به شدت توسط کنتورهای جریان کنترل میشود. صنعت و فروشندگان تجهیزات، فناوریهای نسبتاً بالغی دارند.
به عنوان مثال، با در نظر گرفتن تولیدکننده داخلی هان تیانتیان، سطح فنی تفاوت چندانی با شوا دنکوی ژاپنی، یک شرکت پیشرو در زمینه ترویج بینالمللی، ندارد. طبق بازخورد نظرسنجی، هانتیان تیانچنگ و شوا دنکو در بازارهای متعددی در سراسر جهان رقابت کردهاند.
There is a clear gap between technical indicators and international manufacturers. The consistency of products is a shortcoming that is difficult to overcome. It is still difficult for domestic substrates to enter the mainstream supply chain.
طرح:طراحی دستگاه SiC نسبتاً ساده است و فاصله با کشورهای خارجی نسبتاً کم است.
-
هیچ مانع ثبت اختراعی برای طراحی قطعات SiC SBD وجود ندارد. شرکتهای پیشرو داخلی تحقیق و توسعه نسل ششم SiC SBD را آغاز کردهاند و شکاف با کشورهای خارجی نسبتاً کم است.
-
در زمینه دستگاههای SiC MOSFET، بسیاری از شرکتهای داخلی ادعا میکنند که تحقیق و توسعه را به پایان رساندهاند، اما هنوز وارد تولید انبوه نشدهاند. در عین حال، آخرین حق ثبت اختراع نسل چهارم SiC MOSFET Trench توسط شرکتهای خارجی نگهداری میشود و ممکن است در آینده مشکلاتی در زمینه ثبت اختراع وجود داشته باشد.
ساخت:شکاف آشکاری بین تولید دستگاه SiC و کشورهای خارجی وجود دارد
-
Most of the SiC SBD device manufacturing production lines are in a state of just opening up. They still need to go through stages such as production capacity ramping, and there is still a certain distance between large-scale and stable mass production.
-
در حال حاضر، تمام پلتفرمهای تولید دستگاههای SiC MOSFET داخلی هنوز در دست ساخت هستند و خطوط تولید برخی از شرکتها هنوز در مرحله برنامهریزی هستند و هنوز راه درازی تا تولید انبوه رسمی در پیش است.
رقابت در بازار شدید است و بلوغ کلی صنعت داخلی هنوز پایین است.
وضعیت رقابتی فعلی شرکتهای داخلی در ماژولهای SIC:
بسیاری از تولیدکنندگان داخلی خودروهای انرژی نو، طرحهای رادیکالی ایجاد کردهاند و خطوط تولید ماژول SiC خود را برای برآوردن نیازهای خود و پوشش آنها از بالادست تا پاییندست ساختهاند. در عین حال، برخی از تولیدکنندگان سنتی ماژول نیز به صورت افقی در حال تحقیق و توسعه ماژولهای SiC هستند و با تکیه بر تجربه ماژولهای مبتنی بر Si، پیشرفت تحقیق و توسعه را سرعت میبخشند.
However, most of the construction of module production lines of domestic new energy vehicle manufacturers started in 2019/20, and it will take at least 22 years to ramp up. Most of the emerging module manufacturers in China are small and have not yet achieved large-scale mass production. The maturity of domestic industry is still low.
علاوه بر رقابت بین تولیدکنندگان داخلی، فشار رقابتی واقعی در حوزه SIC هنوز از سوی غولهای خارجی ناشی میشود. در حال حاضر، SBDها و MOSFETهای کاربید سیلیکونی ۶۰۰ تا ۱۷۰۰ ولت از تولیدکنندگان بزرگ بینالمللی مانند Infineon، ST و Rohm به تولید انبوه رسیدهاند. تولیدکنندگان داخلی کاربید سیلیکون در حال حاضر عمدتاً محصولات دیودی را عرضه میکنند. تنها تعداد انگشتشماری از تولیدکنندگان MOSFET در حال تولید انبوه هستند و هنوز جای پیشرفت وجود دارد. از نظر خطوط تولید، Cree، Infineon و غیره شروع به طراحی خطوط ۸ اینچی کردهاند، در حالی که تولیدکنندگان داخلی هنوز در حال گذار به خطوط ۶ اینچی هستند. Cree به تنهایی حدود ۴۰٪ از بازار زیرلایه را تشکیل میدهد.
For a long time to come, the path of attack for domestic SIC industry chain companies will be on the horizon. There is still a long way to go! But fortunately, SiC has performed extremely well in various fields such as 5G, new energy vehicles, and photovoltaics. The market is large enough, and the demand for domestic substitution continues, so domestic companies can still compete!
شاندونگ تیانیو،تیانکه هدا، ژونگکه، صرفهجویی در مصرف انرژی، تونگگوانگ کریستال
هان تیان تیان چنگ،دونگوان تیانیو
Sanan Integration،Tyco Tianrun, Zhanxin Electronics, Basic Semiconductor،Jinan Lujing Semiconductorصبر کن.
سلب مسئولیت: این مقاله از "شهر لو جینگشین" کپی شده است. این مقاله فقط بیانگر دیدگاههای شخصی نویسنده است و بیانگر دیدگاههای ساکو میکرو و صنعت مربوطه نمیباشد. این مقاله فقط برای چاپ مجدد و اشتراکگذاری است و از حمایت از حقوق مالکیت معنوی پشتیبانی میکند. لطفاً منبع اصلی و نویسنده را برای چاپ مجدد ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.




粤公网安备44030002007346号