השבוע, ידיעה על ייצור המוני חדשני של IGBT בסין משכה תשומת לב רבה. ב-7 ביולי, מודולי IGBT ברמת רכב של Zhixin Semiconductor הגיעו לייצור המוני. זוהי התוצאה הפורייה הראשונה של שיתוף הפעולה האסטרטגי בין Dongfeng Corporation ו-CRRC להקמת Zhixin Semiconductor Company.

על פי דיווחים, מודול ה-IGBT שהוכנס לייצור הפעם מתאפיין בפיזור חום טוב ועמידות בפני הפרעות אלקטרומגנטיות, והוא יכול לעמוד בדרישות האמינות הגבוהות של מוצרים ברמת רכב. כתוצאה מכך, לחברות רכב אנרגיה חדשה סיניות יש אפשרות נוספת, המוסיפה משקל לשרשרת האספקה ​​המקומית של מוליכים למחצה לרכב.

לאחרונה, לא רק Zhixin Semiconductor, אלא גם ביוני ובתחילת יולי האחרונים, תוך קצת יותר מחודש, הופיעו באופן בלתי נמנע שבבי ומודולים מקומיים של IGBT בסין, במיוחד מוצרי רכב, והראו התפרצות קולקטיבית.

ביוני, חתמו Huahong ו-Star Semiconductor על הסכם שיתוף פעולה אסטרטגי. שני הצדדים הודיעו במשותף כי שבב ה-IGBT בעל ההספק הגבוה בגודל 12 אינץ', שפותח במשותף, הגיע לייצור המוני, עבר אימות מוצר על ידי חברות רכב קצה, ונכנס באופן נרחב לשוק יחידות הכוח המיוצג על ידי יישומי רכב.

ב-21 ביוני, הודיעה חברת Silan Micro כי החברה מתכננת להשקיע בבניית "פרויקט בניית קו ייצור של מודולי כוח ברמת רכב ותעשייה ואריזות משולבות התקנים" שלב א' באמצעות חברת הבת שלה, Chengdu Jijia Technology Co., Ltd. ההשקעה הכוללת בפרויקט היא 758 מיליון יואן. תקופת הבנייה של הפרויקט היא שנתיים, ותקופת הייצור היא שנתיים. לאחר תחילת הייצור, מודולי IGBT יהיו המוצרים העיקריים.

ב-23 ביוני, קו הייצור הראשון של IGBT של חברת Sunking Technology הושלם רשמית והוכנס לפעולה, וקו הייצור של IGBT נכנס לשלב הייצור הניסיוני. דווח כי פרויקט ה-IGBT של החברה מתכנן לבנות 2 קווי ייצור לתהליך אחורי של שבבי IGBT ו-5 קווי ייצור לאריזת ובדיקת מודולי IGBT. לאחר השלמתו, כושר הייצור השנתי יגיע ל-2 מיליון מוצרי מודולי IGBT. יישומי מוצרי ה-IGBT שלה יכסו את תחומי המתח הבינוני והנמוך מ-600V עד 1700V, ויתמקדו בשווקים כגון כלי רכב חשמליים, אנרגיית רוח פוטו-וולטאית והמרת תדרים תעשייתית.

ב-5 ביולי, הודיעה Wingtech Technology כי תרכוש את כל מניות יצרנית המוליכים למחצה הבריטית Newport Wafer Fab באמצעות חברת הבת ההולנדית שלה Nexperia. Newport Wafer Fab נוסדה בשנת 1982 ומייצרת בעיקר מוליכים למחצה בעלי יעילות אנרגטית גבוהה עבור כלי רכב. Nexperia היא יצרנית חשובה של שבבים ורכיבים לרכב. בנוגע לרכישה, אמר ג'אנג שוז'נג, יו"ר Wingtech Technology, כי הוספת Newport תשפר ביעילות את יכולותיה של Nexperia בתחום המוליכים למחצה IGBT, MOSFET, אנלוגי וממושכים לרכב.

בין אם מדובר בפתיחת מפעלים, תחילת ייצור המוני או מיזוגים ורכישות, יצרנים אלה מתמקדים בשוק מוצרי IGBT לרכב, דבר המשקף את הפופולריות של השוק.

ביקוש חזק ל-IGBT

בשנים הקרובות, קצב צמיחת המכירות של כלי רכב חשמליים צפוי לעלות על 50%. הודות לתמיכה במדיניות וסובסידיות למכירות, צפוי שקצב הצמיחה השנתי המצטבר של מכירות כלי רכב חשמליים חדשים באנרגיה עולמית וסין יגיע ל-32%, מה שיניע את הפיתוח המהיר של רשתות תעשיית המוליכים למחצה והאלקטרוניקה הקשורות. אין זה שקר שמכוניות הן אחת הטרויקה המניעה את התפתחות תעשיית המוליכים למחצה (5G, האינטרנט של הדברים ואלקטרוניקה לרכב נחשבים לשלושת המנועים העיקריים שיניעו את התפתחות תעשיית המוליכים למחצה בגל הבא).

ביישומי רכב, השימוש במוליכים למחצה להספק הוא שני רק ל-MCU, ונתח השוק שלו עצום.

רוב השימוש במוליכים למחצה החדשים בכלי רכב המונעים באנרגיה חדשה הוא מוליכים למחצה להספק. במכוניות מסורתיות, מוליכים למחצה להספק משמשים בעיקר בתחומים כמו התנעה, ייצור חשמל ובטיחות, ומהווים 20% מכלל המוליכים למחצה במכוניות מסורתיות. ערך של רכב בודד הוא כ-60 דולר אמריקאי.

מכיוון שרכבים המונעים על ידי אנרגיה חדשה משתמשים בדרך כלל במעגלים בעלי מתח גבוה, כאשר הסוללה מייצרת מתח גבוה, נדרשת המרת מתח תכופה. בשלב זה, צריכת מעגלי המרת המתח (DC-DC) עולה משמעותית. בנוסף, נדרש גם מספר רב של ממירים, שנאים, ממירים וכו' DC-AC. הביקוש להתקני מוליכים למחצה כגון IGBTs, MOSFETs ודיודות גדל גם הוא באופן משמעותי. האמור לעיל הגביר מאוד את הביקוש להתקני כוח במערכות אלקטרוניות לרכב.

על פי נתוני מקינזי, עלות המוליכים למחצה של כלי רכב חשמליים טהורים היא 704 דולר, כפול מ-350 דולר של כלי רכב מסורתיים. מבין אלה, עלותם של התקני חשמל גבוהה עד 387 דולר, המהווה 55%. מבין עלויות המוליכים למחצה החדשים עבור כלי רכב חשמליים טהורים בהשוואה לרכבים מסורתיים, עלותם של התקני חשמל היא כ-269 דולר, המהווה 76% מהעלות החדשה.

תהליך ייצור והעברת החשמל של כלי רכב חשמליים חדשים שונה למדי מזה של מנועי בנזין, ודורש המרה תכופה של מתח והמרה תכופה של זרם ישר לזרם חילופין (DC-AC). בנוסף, הביקוש הגבוה לטווח שיוט של כלי רכב חשמליים טהורים הפך את דרישות ניהול החשמל למעודנות יותר. דרישות אלו להתקנים בדידים להספק כגון IGBTs, MOSFETs ודיודות גבוהות בהרבה מאלה של כלי רכב מסורתיים. בהתבסס על הביקוש לרכב, IGBT יחווה צמיחה מתפרצת.

מודולי כוח לרכב (המיינסטרים הנוכחי הוא IGBT) קובעים את הביצועים המרכזיים של מערכת ההנעה החשמלית של הרכב, ומהווים יותר מ-40% מעלות ממיר המנוע, שהוא הרכיב המרכזי.

IGBT מהווה כשליש מעלות מפעיל המנוע, ומפעיל המנוע מהווה כ-15~20% מעלות הרכב כולו. במילים אחרות, IGBT מהווה 5~7% מעלות הרכב כולו.

ברמה הטכנית, שבבי IGBT עברו סדרה של תהליכים איטרטיביים, כולל שדרוגים מ-PT ל-NPT ולאחר מכן ל-FS, אשר הפכו את השבב לדק יותר, הפחיתו את ההתנגדות התרמית ושיפרו את ה-Tj; הכנסת IEGT, CSTBT ו-MPT המשיכה להפחית את Vce ולהגדיל את צפיפות ההספק; באמצעות אופטימיזציה של מתכת פני השטח ושכבת הפסיבציה, הם יכולים לעמוד בדרישות האמינות הגבוהות של כלי רכב.

בשנים האחרונות, IGBTs חווים חדשנות מבחינת מבנה, כגון הופעתם של RC-IGBTs ועיצובים המשלבים FWD ו-IGBTs; בנוסף, ישנן גם אינטגרציות פונקציונליות, כגון חיישני זרם וטמפרטורה משולבים.

רכיבי IGBT נמצאים בשימוש נרחב במערכות בקרת מנועים ברכב. כיום, מערכות בקרת מנועים ברכב דורשות עשרות רכיבי IGBT. אם ניקח את טסלה כדוגמה, מנוע האסינכרוני האחורי בעל תלת פאזי AC של טסלה משתמש ב-28 רכיבי IGBT לכל פאזה, סך הכל 84 רכיבי IGBT. כולל רכיבי IGBT בחלקים אחרים של המנוע, טסלה משתמשת בסך הכל ב-96 רכיבי IGBT (המנועים הכפולים ועוד 36 עבור המנוע הקדמי). לפי מחיר של 4 עד 5 דולר ליחידה, ערכו של IGBT דו-מנועי הוא כ-650 דולר.

למרות של-SiC MOSFET יש פוטנציאל פיתוח שוק טוב (טסלה כבר אימצה SiC MOSFET, וגם NIO תאמץ אותו בזה אחר זה). עם זאת, נכון לעכשיו, עדיין קיימות כמה בעיות בהתקני כוח SiC, המתבטאות במיוחד ב: תפוקה נמוכה ועלות גבוהה; ישנם פגמים רבים בממשק בין SiC ל-SiO2, והאמינות ארוכת הטווח של תחמוצת השער מהווה בעיה; ל-SiC MOSFET חסרים נתוני אמינות ארוכי טווח.

בנוסף, כושר הנשיאה הזרם של התקני SiC נמוך, אך העלות גבוהה מדי. עלות שבבי SiC MOSFET באותה רמה היא פי 8 עד 12 מזו של שבבי IGBT מבוססי סיליקון. מבחינת צריכת חשמל, שבבי SiC MOSFET מופעלים לפני ה-IGBT מבוסס הסיליקון ואז כבויים אחרי ה-IGBT. ה-IGBT יכול להשיג ZVS (מיתוג מתח אפס), מה שיכול להפחית משמעותית את ההפסדים.

בסך הכל, המאפיינים החשמליים של IGBT קרובים ל-90% משבבי SiC MOSFET, בעוד שהעלות היא 25% משל SiC MOSFET. לכן, למודולי מתג היברידיים של SiC וסיליקון יהיו סיכויים מצוינים ליישום בשוק, אך ייקח זמן עד שמכשירי SiC טהורים יהפכו לפופולריים במערכות כוח לרכב. IGBT עדיין הכוח העיקרי בשוק.

שוק סין צומח

סין היא אחד השווקים החשובים ביותר עבור כלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה, כאשר מכירות של כלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה בסין מהוות יותר ממחצית המכירות העולמיות.

על רקע שוק זה, יצרניות מוליכים למחצה בינלאומיות גדולות יצרו שותפויות אסטרטגיות עם יצרני רכב מקומיים. לדוגמה, במרץ 2018, SAIC ו-Infineon הקימו מיזם משותף - SAIC Infineon Semiconductor Company. דווח כי SAIC Infineon Semiconductor מתמקדת בעסקי אריזות מודולי IGBT, במטרה לשרת את SAIC ויצרניות רכבי אנרגיה חדשים מקומיות אחרות, ומתכננת להגיע לכושר ייצור שנתי של מיליון ערכות.

בנוסף, Wingtech Technology רכשה את השליטה ב-Nexperia, חברה בעלת הון עתק בתחום התקני מוליכים למחצה לרכב. יותר מ-50% ממוצריה משמשים בתחום הרכב. על פי התוכנית, Nexperia תרחיב בהדרגה את הייצור בסין היבשתית.

בהשוואה לנוף התחרותי של מוליכים למחצה לרכב לבין היסטוריית הפיתוח של יצרנים זרים, ליצרנים מקומיים סינים יש בעיקר שני נתיבי פיתוח: האחד הוא השגת טכנולוגיה ומשאבים של לקוחות באמצעות רכישות בתחום השבבים המסורתי; השני הוא פיתוח מוליכים למחצה להספק עבור כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה ושבבי מכוניות חכמות.

בעוד שהחשמול הביא ביקוש חדש לשוק מוליכים למחצה לרכב, הוא גם סיפק הזדמנויות רבות ליצרני מוליכים למחצה לרכב מקומיים. כיום, יותר ויותר יצרנים מקומיים מתחילים לפתח מוליכים למחצה להספק עבור כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה. בין היצרנים המייצגים נמנים BYD, CRRC, Silan Microelectronics והיצרנים שהוזכרו לעיל.

עם זאת, יצרני מוליכים למחצה לרכב מקומיים בסין עדיין חלשים יחסית ובעלי נתח שוק נמוך יחסית. יהיה קשה ליצור מערכת יחסים תחרותית אמיתית עם יצרנים בינלאומיים גדולים בפרק זמן קצר ויהיה צורך להמשיך לצמוח.

הצהרת אחריות: מאמר זה נלקח מ"Semiconductor Industry Observation". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר ואינו מייצג את דעותיה של Sacco Micro והתעשייה. הוא מיועד להדפסה חוזרת ושיתוף בלבד לתמיכה בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר לצורך הדפסה חוזרת. במקרה של הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן