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Attacco al mercato interno del carburo di silicio nel 2021!
2022-03-17
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The semiconductor industry is known as "a generation of materials, a generation of technology, a generation of industry". The first generation was silicon, the second generation was gallium arsenide, and what we are going to study today is the third generation semiconductor industry chain.
Il nitruro di gallio (GaN) e il carburo di silicio (SiC) sono considerati la coppia di semiconduttori di terza generazione. In questo articolo, ci concentriamo sul carburo di silicio (SiC).
Oggi, quando il silicio (Si) si avvicina al limite teorico delle prestazioni, i dispositivi di potenza in carburo di silicio (SiC) sono sempre stati considerati "dispositivi ideali" e sono molto attesi grazie alla loro elevata tensione di tenuta, alle basse perdite, all'alta efficienza e ad altre caratteristiche.
Con il rapido sviluppo di settori strategici emergenti come il 5G, i veicoli a energia alternativa, la produzione di energia fotovoltaica e l'industria aerospaziale, le aziende a monte e a valle della catena di fornitura si sono affrettate a entrare nel mercato.Grazie all'enorme potenziale di crescita della domanda di mercato, al clima favorevole agli investimenti e al sostegno politico, l'industria SIC del mio paese ha completato la struttura di base..
Dal punto di vista dei campi di applicazione, i veicoli a energia alternativa rappresentano il mercato più importante per i dispositivi SiC, con una quota superiore al 50%. In futuro, la Cina diventerà il più grande mercato per il SiC.
As the first and second generation semiconductor material processes gradually approach the physical limits, the third generation semiconductor material, which is expected to break through the bottleneck of traditional semiconductor technology, has become the darling of industry development.
In fact, the reason why semiconductor materials are divided into "generations" in China is partly due to the three industrial revolutions that followed the large-scale application of semiconductor materials.
La prima generazione di materiali semiconduttori è rappresentata dal silicio (Si), che ha sostituito i voluminosi tubi elettronici e ha promosso il rapido sviluppo dell'industria microelettronica, con i circuiti integrati come elemento centrale.
The second-generation semiconductor materials are mainly gallium arsenide (GaAs), indium antimonide (InSb), etc. Indium phosphide semiconductor lasers are key components of optical communication systems, and gallium arsenide high-speed devices have opened up new optical fiber and mobile communication industries.
I materiali semiconduttori di terza generazione, rappresentati dal carburo di silicio (SiC) e dal nitruro di gallio (GaN), stanno promuovendo efficacemente lo sviluppo di nuove energie, del fotovoltaico, dei veicoli elettrici e di altri settori industriali.
A giudicare dai tre parametri più importanti dei materiali semiconduttori, i materiali semiconduttori di terza generazione risultano più performanti dei dispositivi a base di silicio in tre indicatori: mobilità degli elettroni (prestazioni operative ad alta frequenza in condizioni di bassa tensione), velocità di deriva di saturazione (prestazioni operative ad alta frequenza in condizioni di alta tensione) e larghezza del band gap (resistenza alla tensione, temperatura operativa massima e prestazioni ottiche del dispositivo).
Tra questi, il più interessante è il semiconduttore "WideBand-Gap (WBG)" di terza generazione. Il vantaggio di un ampio band gap è che il dispositivo è resistente ad alte tensioni e alte temperature, ha un'elevata potenza, resistenza alle radiazioni, forte conduttività, velocità di funzionamento elevata e basse perdite di funzionamento.
Dal punto di vista dei singoli Paesi, la Cina è il più grande mercato mondiale per i veicoli a energia alternativa, con vendite che superano di gran lunga quelle di tutti gli altri Paesi e rappresentano oltre il 40% della quota globale.Dal punto di vista dei campi di applicazione, i veicoli a energia alternativa rappresentano il mercato più importante per i dispositivi SiC, con una quota superiore al 50%. In futuro, la Cina diventerà il più grande mercato per il SiC.
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.
Most SiC projects are jointly invested and constructed by local governments and enterprises. Local governments invest relatively more and bear more risks.
A differenza dei tradizionali progetti basati sul silicio, concentrati nelle città di prima e seconda fascia in Cina, i progetti basati sul carburo di silicio (SiC) sono diffusi in tutto il paese.
Compared with Si-based projects, the overall investment in SiC projects is relatively low, and many small and medium-sized city governments are eager to improve the city's image and increase the layout of the semiconductor industry.
Sintesi di alcuni progetti SiC in cui sono specificamente coinvolti gli enti locali
Capital enthusiasm is rising, and a large amount of money is pouring into the SiC industry.
I governi centrale e locali hanno promulgato una serie di politiche per promuovere lo sviluppo dell'industria del SiC.
In addition, in "Made in China 2025", the country has also put forward specific goals for the localization rate of 5G communications and efficient energy management. The target requires that the localization rate of advanced semiconductor materials should reach 50% by 2025. These favorable policies will greatly help the further development and growth of the SiC market.
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.
Rispetto ai mercati esteri, il mio Paese ha iniziato la ricerca sui materiali e sui dispositivi al SiC relativamente tardi. Spinta da diversi fattori, la filiera industriale cinese del SiC ha completato la fase di base e raggiunto alcuni risultati, riducendo gradualmente il divario con le tecnologie avanzate straniere. In ogni fase del processo sono emerse diverse aziende leader.
Esiste un evidente divario tra gli indicatori tecnici e i produttori internazionali, e la coerenza del prodotto rappresenta una lacuna difficile da colmare.
Le ragioni del divario tecnologico e dei problemi di uniformità dei substrati nazionali possono essere approssimativamente riassunte nelle seguenti due categorie:
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Technical aspects such as material matching, equipment accuracy and thermal field control require a long period of know-how accumulation. Domestic manufacturers started relatively late and invested less, leaving a clear gap with leading foreign manufacturers.
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I produttori nazionali hanno una clientela più scarsa e dispersa, e i loro feedback sono più lenti e incompleti. Le linee di prodotti di CREE coprono substrati, epitassia, dispositivi e persino moduli, e il feedback ricevuto è sufficiente e tempestivo.
The technological gap directly leads to poor overall performance of the substrate and its inability to be used in production lines with higher requirements.
Il problema della consistenza implica che la percentuale di substrati di alta qualità è bassa, il che comporta direttamente un aumento significativo del costo dei substrati.
Mainly because of the above two points, domestic substrates are currently unable to enter the mainstream supply chain.
Le barriere tecniche sono basse e il livello tecnico generale non è molto diverso da quello dei paesi stranieri.
La tecnologia epitassiale è relativamente semplice e il processo principale consiste nel far crescere un nuovo strato di monocristallo sul substrato originale di SiC. Si tratta di un anello con un valore aggiunto inferiore e una soglia tecnica più bassa nell'intera catena industriale.
Il processo epitassiale si basa su apparecchiature consolidate (attualmente le apparecchiature più diffuse nel settore sono quelle CVD fornite da Aixtron e altre aziende). Il processo di deposizione in fase vapore è rigorosamente controllato da flussimetri. Il settore e i fornitori di apparecchiature dispongono di tecnologie relativamente mature.
Prendendo come esempio il produttore cinese Han Tiantian, il livello tecnico non è molto diverso da quello della giapponese Showa Denko, azienda leader a livello internazionale nel settore dell'ampliamento di impianti. Secondo i risultati di sondaggi, Hantian Tiancheng e Showa Denko si sono affermate in numerosi mercati in tutto il mondo.
Esiste un evidente divario tra gli indicatori tecnici e i produttori internazionali. La costanza nella qualità dei prodotti rappresenta una lacuna difficile da colmare. L'inserimento dei substrati nazionali nella catena di fornitura principale rimane ancora problematico.
design:La progettazione dei dispositivi SiC è relativamente semplice e il divario con i paesi stranieri è relativamente ridotto.
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Non esistono barriere brevettuali per la progettazione di dispositivi SiC SBD. Le principali aziende nazionali hanno avviato la ricerca e lo sviluppo di SiC SBD di sesta generazione e il divario con i paesi stranieri è relativamente ridotto.
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In terms of SiC MOSFET devices, many domestic companies claim to have completed research and development, but have not yet entered mass production. At the same time, the latest Gen 4 Trench SiC MOSFET patent is held by foreign companies, and there may be patent issues in the future.
produzione:Esiste un divario evidente tra la produzione di dispositivi SiC e i paesi stranieri.
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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.
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Attualmente, tutte le piattaforme di produzione nazionali di dispositivi MOSFET in SiC sono ancora in fase di costruzione, e le linee di produzione di alcune aziende sono ancora in fase di progettazione; c'è ancora molta strada da fare prima di poter avviare la produzione di massa su larga scala.
La concorrenza sul mercato è agguerrita e il livello di maturità complessivo dell'industria nazionale è ancora basso.
The current competitive situation of domestic companies in SIC modules:
Many domestic new energy vehicle manufacturers have made radical layouts and built their own SiC module production lines to meet their own needs and cover them from upstream to downstream. At the same time, some traditional module manufacturers are also conducting research and development of SiC modules horizontally, relying on the experience of Si-based modules to speed up research and development progress.
Tuttavia, la maggior parte delle linee di produzione di moduli dei produttori nazionali di veicoli a energia alternativa sono state avviate nel 2019/20 e ci vorranno almeno 22 anni per raggiungere la piena capacità produttiva. La maggior parte dei produttori di moduli emergenti in Cina sono di piccole dimensioni e non hanno ancora raggiunto la produzione di massa su larga scala. Il livello di maturità dell'industria nazionale è ancora basso.
In addition to competition among domestic manufacturers, the real competitive pressure in the SIC field still comes from foreign giants. Currently, 600-1700V silicon carbide SBDs and MOSFETs from major international manufacturers such as Infineon, ST, and Rohm have achieved mass production. Domestic silicon carbide manufacturers are currently mainly launching diode products. Only a handful of MOSFET manufacturers are mass-producing, and there is still room for breakthroughs. In terms of production lines, Cree, Infineon, etc. have begun to lay out 8-inch lines, while domestic manufacturers are still transitioning to 6-inch lines. Cree alone accounts for about 40% of the substrate market.
Per molto tempo a venire, la strada da percorrere per le aziende nazionali della filiera del SiC sarà ancora tutta da scrivere. La strada è ancora lunga! Ma fortunatamente, il SiC ha ottenuto ottimi risultati in diversi settori come il 5G, i veicoli a energia alternativa e il fotovoltaico. Il mercato è sufficientemente ampio e la domanda di alternative nazionali continua, quindi le aziende nazionali possono ancora competere!
Shandong Tianyue,Tianke Heda, Risparmio energetico Zhongke, Cristallo Tonggang
Han Tian Tian Cheng,Dongguan Tianyu
Integrazione Sanan,Tyco Tianrun, Zhanxin Electronics, Basic Semiconductor,Jinan Lujing Semiconductoraspettare.
Disclaimer: Questo articolo è riprodotto da "Lu Jingxin City". L'articolo rappresenta esclusivamente le opinioni personali dell'autore e non quelle di Sacco Micro o del settore. È consentito solo per la ristampa e la condivisione, nel rispetto dei diritti di proprietà intellettuale. Si prega di indicare la fonte originale e l'autore in caso di ristampa. In caso di violazione del copyright, si prega di contattarci per la rimozione.
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