Service Hotline
Nieuws
Nieuws
Aanval op de binnenlandse siliciumcarbidemarkt in 2021!
2022-03-17
313
De halfgeleiderindustrie staat bekend als "een generatie materialen, een generatie technologie, een generatie industrie". De eerste generatie was silicium, de tweede generatie was galliumarsenide, en wat we vandaag gaan bestuderen is de derde generatie van de halfgeleiderindustrie.
Galliumnitride (GaN) en siliciumcarbide (SiC) worden het duo van halfgeleiders van de derde generatie genoemd. In dit artikel richten we ons op siliciumcarbide (SiC).
Nu silicium (Si) de theoretische prestatielimiet bijna heeft bereikt, worden SiC-vermogenscomponenten altijd beschouwd als "ideale componenten" en worden ze met grote verwachtingen tegemoet gezien vanwege hun hoge doorslagspanning, lage verliezen, hoge efficiëntie en andere eigenschappen.
Door de snelle ontwikkeling van strategische opkomende industrieën zoals 5G, elektrische voertuigen, zonne-energie en de lucht- en ruimtevaart, hebben bedrijven aan beide uiteinden van de industrieketen zich gehaast om de markt te betreden.Met de enorme potentiële groei van de marktvraag, het gunstige investeringsklimaat en de beleidsondersteuning heeft de SIC-industrie van mijn land de basisstructuur voltooid..
Vanuit het perspectief van toepassingsgebieden vormen elektrische voertuigen de grootste afzetmarkt voor SiC-componenten, goed voor meer dan 50%. In de toekomst zal China de grootste SiC-markt worden.
Naarmate de processen voor de eerste en tweede generatie halfgeleidermaterialen hun fysieke grenzen bereiken, is de derde generatie halfgeleidermaterialen, waarvan verwacht wordt dat deze de beperkingen van de traditionele halfgeleidertechnologie zal doorbreken, uitgegroeid tot de lieveling van de industriële ontwikkeling.
De reden waarom halfgeleidermaterialen in China in "generaties" worden ingedeeld, is mede te danken aan de drie industriële revoluties die volgden op de grootschalige toepassing van halfgeleidermaterialen.
De eerste generatie halfgeleidermaterialen wordt vertegenwoordigd door silicium (Si), dat de omvangrijke elektronenbuizen verving en de snelle ontwikkeling van de micro-elektronica-industrie met geïntegreerde schakelingen als kern bevorderde.
De tweede generatie halfgeleidermaterialen bestaat voornamelijk uit galliumarsenide (GaAs), indiumantimonide (InSb), enzovoort. Indiumfosfide-halfgeleiderlasers zijn sleutelcomponenten van optische communicatiesystemen, en snelle galliumarsenide-apparaten hebben nieuwe mogelijkheden gecreëerd voor de glasvezel- en mobiele communicatie-industrie.
De derde generatie halfgeleidermaterialen, vertegenwoordigd door siliciumcarbide (SiC) en galliumnitride (GaN), bevorderen effectief de ontwikkeling van nieuwe energiebronnen, fotovoltaïsche cellen, elektrische voertuigen en andere industrieën.
Op basis van de drie belangrijkste parameters van halfgeleidermaterialen zijn halfgeleidermaterialen van de derde generatie op drie punten sterker dan apparaten op basis van silicium: elektronenmobiliteit (prestaties bij hoge frequenties onder lage spanning), verzadigingsdrift (prestaties bij hoge frequenties onder hoge spanning) en bandgapbreedte (spanningsbestendigheid, maximale bedrijfstemperatuur en optische prestaties van het apparaat).
Een van de meest in het oog springende is de "WideBand-Gap (WBG)" van de derde generatie halfgeleiders. Het voordeel van een grote bandgap is dat het apparaat bestand is tegen hoge spanning en hoge temperaturen, een hoog vermogen heeft, stralingsbestendig is, een sterke geleidbaarheid heeft, snel werkt en een laag werkingsverlies kent.
Vanuit landspecifiek perspectief is China de grootste markt voor elektrische voertuigen ter wereld, met een verkoop die alle andere landen ver overtreft en goed is voor meer dan 40% van het wereldwijde marktaandeel.Vanuit het perspectief van toepassingsgebieden vormen elektrische voertuigen de grootste afzetmarkt voor SiC-componenten, goed voor meer dan 50%. In de toekomst zal China de grootste SiC-markt worden.
Volgens gegevens van IHS zal de totale markt voor siliciumcarbide (SiC) dit jaar 50 miljoen dollar bereiken en in 2028 stijgen tot 160 miljoen dollar. Binnen de markt voor laadstations voor elektrische voertuigen zal de samengestelde jaarlijkse groei van SiC de komende jaren maar liefst 59% bedragen; in de markt voor fotovoltaïsche cellen en energieopslag is de samengestelde jaarlijkse groei 26%; en in de stroomvoorzieningsmarkt is dit cijfer 16%. De algehele samengestelde jaarlijkse groei bedraagt dus eveneens 16%.
De overheid vervult de rol van durfkapitaalverstrekker en participeert in de investering in en de bouw van een groot aantal SiC-projecten.
De meeste SiC-projecten worden gezamenlijk gefinancierd en gebouwd door lokale overheden en bedrijven. Lokale overheden investeren relatief meer en dragen meer risico's.
In tegenstelling tot traditionele Si-projecten, die geconcentreerd zijn in grote en middelgrote steden in China, zijn SiC-projecten over het hele land verspreid.
Vergeleken met projecten op basis van silicium, is de totale investering in siliciumcarbideprojecten relatief laag. Veel kleine en middelgrote gemeenten willen hiermee het imago van hun stad verbeteren en de halfgeleiderindustrie verder ontwikkelen.
Samenvatting van enkele SiC-projecten waarbij lokale overheden specifiek betrokken zijn.
Het enthousiasme van investeerders neemt toe en er stroomt een grote hoeveelheid geld naar de SiC-industrie.
De centrale en lokale overheden hebben een reeks beleidsmaatregelen uitgevaardigd om de ontwikkeling van de SiC-industrie te bevorderen.
Daarnaast heeft China in het kader van "Made in China 2025" specifieke doelstellingen geformuleerd voor de mate van lokalisatie van 5G-communicatie en efficiënt energiebeheer. Het doel is om de lokalisatiegraad van geavanceerde halfgeleidermaterialen in 2025 op 50% te brengen. Dit gunstige beleid zal de verdere ontwikkeling en groei van de SiC-markt aanzienlijk bevorderen.
Tijdens de deelname van Lujing Semiconductor aan de Munich Electronics Show 2021 interviewde het tv-programma "Quality" de algemeen directeur van het bedrijf, de heer Xu Wenhui, over "Made in China 2025" en de ontwikkeling van de derde generatie halfgeleiders. De toepassing van siliciumcarbide-vermogenscomponenten zal naar verwachting de komende 3-5 jaar op grote schaal worden gebruikt en kan in sommige sectoren zelfs siliciumgebaseerde producten volledig vervangen.
Vergeleken met buitenlandse markten is mijn land relatief laat begonnen met onderzoek naar SiC-materialen en -componenten. Dankzij diverse factoren heeft de Chinese SiC-industrieketen de basisstructuur voltooid en bepaalde resultaten geboekt, waardoor de kloof met geavanceerde buitenlandse technologieën geleidelijk kleiner wordt. In elke schakel van de keten zijn diverse toonaangevende bedrijven ontstaan.
Er bestaat een duidelijke kloof tussen technische indicatoren en internationale fabrikanten, en productconsistentie is een tekortkoming die moeilijk te overbruggen is.
De redenen voor de technologische kloof en de consistentieproblemen van binnenlandse substraten kunnen grofweg in de volgende twee categorieën worden onderverdeeld:
-
Technische aspecten zoals materiaalkeuze, nauwkeurigheid van apparatuur en thermische veldregeling vereisen een lange periode van kennisopbouw. Binnenlandse fabrikanten zijn relatief laat begonnen en hebben minder geïnvesteerd, waardoor er een duidelijke kloof is ontstaan met toonaangevende buitenlandse fabrikanten.
-
Binnenlandse fabrikanten hebben minder en meer verspreide klanten, waardoor hun feedback trager verloopt en de feedback onvolledig is. De productlijnen van CREE omvatten substraten, epitaxie, componenten en zelfs modules, en de feedback vanuit de back-end is voldoende en tijdig.
De technologische kloof leidt direct tot slechte algehele prestaties van het substraat en de ongeschiktheid ervan voor productielijnen met hogere eisen.
Het consistentieprobleem betekent dat het aandeel hoogwaardige substraten laag is, wat direct leidt tot een aanzienlijke stijging van de kosten van de substraten.
Vooral vanwege de bovenstaande twee punten kunnen binnenlandse substraten momenteel niet doordringen tot de reguliere toeleveringsketen.
De technische drempels zijn laag en het algemene technische niveau verschilt niet veel van dat van andere landen.
De epitaxiale technologie is relatief eenvoudig en het belangrijkste proces is het laten groeien van een nieuwe laag enkelkristal op het oorspronkelijke SiC-substraat. Het is een schakel met een lagere toegevoegde waarde en een lagere technische drempel in de gehele industriële keten.
Het epitaxiale proces is afhankelijk van beproefde apparatuur (momenteel is de meest gebruikte apparatuur in de industrie CVD-apparatuur van Aixtron en andere bedrijven). Het dampafzettingsproces wordt strikt gecontroleerd door debietmeters. De industrie en de leveranciers van de apparatuur beschikken over relatief volwassen technologieën.
Neem bijvoorbeeld de binnenlandse fabrikant Han Tiantian: het technische niveau verschilt niet veel van dat van het Japanse Showa Denko, een toonaangevend internationaal bedrijf in uitbreidingssystemen. Volgens enquêtegegevens concurreren Hantian Tiancheng en Showa Denko op meerdere markten wereldwijd.
Er bestaat een duidelijke kloof tussen technische indicatoren en internationale fabrikanten. De consistentie van producten is een tekortkoming die moeilijk te overbruggen is. Het blijft lastig voor binnenlandse substraten om door te dringen tot de reguliere toeleveringsketen.
ontwerp:Het ontwerp van SiC-componenten is relatief eenvoudig en het verschil met andere landen is relatief klein.
-
Er zijn geen patentbelemmeringen voor het ontwerp van SiC SBD-componenten. Toonaangevende binnenlandse bedrijven zijn begonnen met het onderzoek en de ontwikkeling van de zesde generatie SiC SBD's, en de achterstand op buitenlandse bedrijven is relatief klein.
-
Wat SiC MOSFET-componenten betreft, beweren veel binnenlandse bedrijven de onderzoeks- en ontwikkelingsfase te hebben afgerond, maar zijn ze nog niet begonnen met massaproductie. Tegelijkertijd is het patent voor de nieuwste Gen 4 Trench SiC MOSFET in handen van buitenlandse bedrijven, wat in de toekomst tot mogelijke patentproblemen kan leiden.
vervaardiging:Er bestaat een duidelijke kloof tussen de productie van SiC-componenten en die in het buitenland.
-
De meeste productielijnen voor SiC SBD-componenten bevinden zich nog in de opstartfase. Ze moeten nog verschillende fasen doorlopen, zoals het opschalen van de productiecapaciteit, en er is nog een aanzienlijke afstand te overbruggen tussen grootschalige en stabiele massaproductie.
-
Momenteel zijn alle binnenlandse productieplatforms voor SiC MOSFET-componenten nog in aanbouw, en de productielijnen van sommige bedrijven bevinden zich nog in de planningsfase. Er is dus nog een lange weg te gaan voordat de officiële massaproductie van start kan gaan.
De concurrentie op de markt is hevig en de binnenlandse industrie is nog steeds relatief jong.
De huidige concurrentiepositie van binnenlandse bedrijven in SIC-modules:
Veel binnenlandse fabrikanten van elektrische voertuigen hebben radicale veranderingen doorgevoerd en hun eigen productielijnen voor SiC-modules gebouwd om aan hun eigen behoeften te voldoen en het gehele productieproces te bestrijken. Tegelijkertijd ontwikkelen sommige traditionele modulefabrikanten ook horizontaal SiC-modules, waarbij ze voortbouwen op de ervaring met Si-gebaseerde modules om de voortgang van onderzoek en ontwikkeling te versnellen.
De meeste productielijnen voor modules van Chinese fabrikanten van elektrische voertuigen zijn echter pas in 2019/20 gebouwd en het zal minstens 22 jaar duren voordat deze volledig operationeel zijn. De meeste opkomende modulefabrikanten in China zijn klein en hebben nog geen grootschalige massaproductie bereikt. De volwassenheid van de binnenlandse industrie is nog laag.
Naast de concurrentie tussen binnenlandse fabrikanten, komt de echte concurrentiedruk op het gebied van siliciumcarbide (SIC) nog steeds van buitenlandse giganten. Momenteel worden 600-1700V siliciumcarbide SBD's en MOSFET's van grote internationale fabrikanten zoals Infineon, ST en Rohm in massaproductie genomen. Binnenlandse siliciumcarbidefabrikanten brengen momenteel voornamelijk diodes op de markt. Slechts een handvol MOSFET-fabrikanten produceert op grote schaal, en er is nog ruimte voor doorbraken. Wat betreft productielijnen zijn Cree, Infineon, enz. begonnen met de aanleg van 8-inch lijnen, terwijl binnenlandse fabrikanten nog steeds overstappen op 6-inch lijnen. Cree alleen al heeft een marktaandeel van ongeveer 40% in de substraatmarkt.
De aanvalslinie voor binnenlandse bedrijven in de SiC-industrie zal nog lange tijd in het verschiet liggen. Er is nog een lange weg te gaan! Maar gelukkig heeft SiC het uitstekend gedaan in diverse sectoren zoals 5G, elektrische voertuigen en zonnecellen. De markt is groot genoeg en de vraag naar binnenlandse alternatieven blijft bestaan, waardoor binnenlandse bedrijven nog steeds kunnen concurreren!
Shandong Tianyu,Tianke Heda, Zhongke Energiebesparing, Tongguang Kristal
Han Tian Tian Cheng,Dongguan Tianyu
Sanan Integratie,Tyco Tianrun, Zhanxin Electronics, Basic Semiconductor,Jinan Lujing-halfgeleiderWacht.
Disclaimer: Dit artikel is overgenomen uit "Lu Jingxin City". Dit artikel geeft uitsluitend de persoonlijke mening van de auteur weer en vertegenwoordigt niet de standpunten van Sacco Micro of de branche. Het is alleen bedoeld voor herpublicatie en verspreiding en ondersteunt de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk op het auteursrecht contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.
Related Recommendations
Exclusief interview met Li Gang van Yunfan Ruida: De precisie van millimetergolfradarproducten en de warmte van de mensheid.
2026-07-22
508
Tot volgend jaar! | Slkor op electronica China 2026: een terugblik op de hoogtepunten
2026-07-14
534
粤公网安备44030002007346号