Service Hotline
Wiadomości
Wiadomości
2021 Atak na krajowy rynek węglika krzemu!
2022-03-17
313
Przemysł półprzewodnikowy znany jest jako „pokolenie materiałów, pokolenie technologii, pokolenie przemysłu”. Pierwszą generacją był krzem, drugą arsenek galu, a to, co będziemy dzisiaj badać, to trzecia generacja łańcucha przemysłowego półprzewodników.
Azotek galu (GaN) i węglik krzemu (SiC) to duet półprzewodników trzeciej generacji. W tym artykule skupiamy się na węgliku krzemu (SiC).
Obecnie, gdy materiał Si jest bliski teoretycznej granicy wydajności, urządzenia mocy SiC zawsze uważano za „urządzenia idealne” i oczekiwano ich z niecierpliwością ze względu na wysokie napięcie wytrzymywane, niskie straty, wysoką sprawność i inne cechy.
Wraz z szybkim rozwojem strategicznych wschodzących gałęzi przemysłu, takich jak technologia 5G, pojazdy napędzane nowymi źródłami energii, wytwarzanie energii fotowoltaicznej i przemysł lotniczy i kosmiczny, firmy znajdujące się zarówno powyżej, jak i poniżej łańcucha przemysłowego rzuciły się do wejścia na rynek.Dzięki ogromnemu potencjałowi wzrostu popytu rynkowego, gorącemu środowisku inwestycyjnemu i wsparciu politycznemu branża SIC w moim kraju ukończyła podstawowy układ.
Z perspektywy obszarów zastosowań, pojazdy napędzane nowymi źródłami energii stanowią największy rynek zastosowań dla urządzeń SiC, stanowiąc ponad 50%. W przyszłości Chiny staną się największym rynkiem zastosowań SiC.
W miarę jak procesy wytwarzania materiałów półprzewodnikowych pierwszej i drugiej generacji stopniowo zbliżają się do granic fizycznych, materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji, które — jak się oczekuje — mają przełamać bariery tradycyjnej technologii półprzewodnikowej, stają się ulubieńcami rozwoju przemysłu.
W rzeczywistości powodem, dla którego materiały półprzewodnikowe w Chinach podzielono na „generacje”, jest po części trzy rewolucje przemysłowe, które nastąpiły po wprowadzeniu materiałów półprzewodnikowych na szeroką skalę.
Pierwszą generację materiałów półprzewodnikowych stanowił krzem (Si), który zastąpił duże lampy elektronowe i przyczynił się do szybkiego rozwoju przemysłu mikroelektronicznego, którego podstawą były układy scalone.
Materiały półprzewodnikowe drugiej generacji to głównie arsenek galu (GaAs), antymonek indu (InSb) itp. Lasery półprzewodnikowe na bazie fosforku indu są kluczowymi elementami systemów komunikacji optycznej, a szybkie urządzenia oparte na arsenku galu otworzyły nowe możliwości w zakresie światłowodów i komunikacji mobilnej.
Materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji, takie jak węglik krzemu (SiC) i azotek galu (GaN), skutecznie przyczyniają się do rozwoju nowych sektorów energii, fotowoltaiki, pojazdów elektrycznych i innych gałęzi przemysłu.
Sądząc na podstawie trzech ważnych parametrów materiałów półprzewodnikowych, materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji są trwalsze od urządzeń z krzemu pod trzema względami: ruchliwość elektronów (wydajność pracy przy wysokiej częstotliwości w warunkach niskiego napięcia), szybkość dryftu nasycenia (wydajność pracy przy wysokiej częstotliwości w warunkach wysokiego napięcia) i szerokość przerwy energetycznej (wytrzymałość napięciowa, maksymalna temperatura pracy i parametry optyczne urządzenia).
Wśród nich najbardziej rzuca się w oczy „szerokopasmowy” (WBG) półprzewodnik trzeciej generacji. Zaletą szerokiego pasma jest odporność urządzenia na wysokie napięcie i wysoką temperaturę, duża moc, odporność na promieniowanie, wysoka przewodność, duża prędkość robocza i niskie straty mocy.
Patrząc z perspektywy kraju, Chiny są największym na świecie rynkiem nowych pojazdów elektrycznych, a ich sprzedaż znacznie przewyższa wszystkie inne kraje i stanowi ponad 40% globalnego rynku.Z perspektywy obszarów zastosowań, pojazdy napędzane nowymi źródłami energii stanowią największy rynek zastosowań dla urządzeń SiC, stanowiąc ponad 50%. W przyszłości Chiny staną się największym rynkiem zastosowań SiC.
Według danych IHS, całkowity rynek SiC (węglika krzemu) osiągnie w tym roku wartość 50 milionów dolarów i wzrośnie do 160 milionów dolarów do 2028 roku. Wśród nich, na rynku ładowania pojazdów elektrycznych, skumulowany roczny wskaźnik wzrostu SiC w ciągu najbliższych kilku lat wyniesie aż 59%; na rynku fotowoltaiki i magazynowania energii, skumulowany roczny wskaźnik wzrostu SiC wynosi również 26%; a w sektorze zasilania, wskaźnik ten wynosi również 16%. Całkowity skumulowany roczny wskaźnik wzrostu również wynosi 16%.
Rząd pełni rolę kapitału podwyższonego ryzyka i uczestniczy w inwestycjach oraz budowie dużej liczby projektów SiC.
Większość projektów SiC jest wspólnie inwestowana i realizowana przez samorządy i przedsiębiorstwa. Samorządy inwestują stosunkowo więcej i ponoszą większe ryzyko.
W przeciwieństwie do tradycyjnych projektów opartych na krzemie, które koncentrują się w miastach pierwszego i drugiego rzędu w Chinach, projekty SiC są rozproszone po całym kraju.
W porównaniu z projektami bazującymi na krzemie, ogólne inwestycje w projekty SiC są stosunkowo niskie, a wiele małych i średnich samorządów miejskich pragnie poprawić wizerunek miasta i zwiększyć udział przemysłu półprzewodnikowego.
Podsumowanie niektórych projektów SiC, w które szczególnie zaangażowane są samorządy lokalne
Entuzjazm kapitału rośnie, a do branży SiC napływają ogromne sumy pieniędzy.
Władze centralne i lokalne wprowadziły szereg przepisów mających na celu promowanie rozwoju przemysłu SiC.
Ponadto, w strategii „Made in China 2025” Chiny przedstawiły również konkretne cele dotyczące wskaźnika lokalizacji komunikacji 5G i efektywnego zarządzania energią. Cel zakłada, że wskaźnik lokalizacji zaawansowanych materiałów półprzewodnikowych powinien osiągnąć 50% do 2025 roku. Te korzystne strategie znacząco przyczynią się do dalszego rozwoju i wzrostu rynku SiC.
Podczas udziału firmy Lujing Semiconductor w targach elektroniki w Monachium w 2021 roku, grupa felietonów telewizyjnych „Quality” przeprowadziła również wywiad z dyrektorem generalnym firmy, panem Xu Wenhui, na temat programu „Made in China 2025” dotyczącego rozwoju półprzewodników trzeciej generacji. Zastosowanie elementów mocy z węglika krzemu będzie powszechne w ciągu najbliższych 3-5 lat i może nawet całkowicie zastąpić produkty oparte na krzemie w niektórych dziedzinach.
W porównaniu z rynkami zagranicznymi, mój kraj rozpoczął badania nad materiałami i urządzeniami SiC stosunkowo późno. Kierując się różnymi czynnikami, chiński łańcuch przemysłu SiC osiągnął podstawowy model i osiągnął pewne rezultaty, stopniowo zmniejszając dystans do zaawansowanych technologii zagranicznych. W każdym ogniwie pojawiło się kilka wiodących firm.
Istnieje wyraźna przepaść między wskaźnikami technicznymi a producentami międzynarodowymi, a spójność produktów jest wadą trudną do przezwyciężenia.
Przyczyny luk technologicznych i problemów ze spójnością krajowych podłoży można ogólnie podsumować w następujących dwóch kategoriach:
-
Aspekty techniczne, takie jak dopasowanie materiałów, precyzja sprzętu i kontrola pola termicznego, wymagają długiego okresu gromadzenia wiedzy i doświadczenia. Krajowi producenci rozpoczęli działalność stosunkowo późno i zainwestowali mniej, pozostawiając wyraźną lukę w stosunku do wiodących producentów zagranicznych.
-
Krajowi producenci mają mniej klientów i są bardziej rozproszeni, a szybkość ich reakcji jest wolniejsza, a treść reakcji niekompletna. Linie produktów CREE obejmują podłoża, epitaksję, urządzenia, a nawet moduły, a reakcja zwrotna jest wystarczająca i terminowa.
Luka technologiczna jest bezpośrednią przyczyną niskiej ogólnej wydajności podłoża i braku możliwości jego zastosowania w liniach produkcyjnych o wyższych wymaganiach.
Problem spójności oznacza, że odsetek wysokiej jakości podłoży jest niski, co bezpośrednio przekłada się na znaczny wzrost kosztów podłoży.
Głównie z powodu dwóch powyższych punktów krajowe podłoża nie mogą obecnie zostać włączone do głównego łańcucha dostaw.
Bariery techniczne są niskie, a ogólny poziom techniczny nie odbiega znacząco od poziomu w innych krajach.
Technologia epitaksjalna jest stosunkowo prosta, a główny proces polega na wyhodowaniu nowej warstwy monokryształu na oryginalnym podłożu SiC. Stanowi ona ogniwo o niższej wartości dodanej i niższym progu technicznym w całym łańcuchu przemysłowym.
Proces epitaksjalny opiera się na sprawdzonym sprzęcie (obecnie dominującym sprzętem w branży jest sprzęt CVD dostarczany przez Aixtron i inne firmy). Proces osadzania z fazy gazowej jest ściśle kontrolowany przez przepływomierze. Branża i dostawcy sprzętu dysponują stosunkowo sprawdzonymi technologiami.
Biorąc za przykład krajowego producenta Han Tiantian, poziom techniczny nie odbiega znacząco od poziomu japońskiej firmy Showa Denko, wiodącej międzynarodowej firmy zajmującej się rozbudową. Według ankiet, Hantian Tiancheng i Showa Denko konkurowały na wielu rynkach na całym świecie.
Istnieje wyraźna luka między wskaźnikami technicznymi a producentami międzynarodowymi. Spójność produktów to wada, którą trudno przezwyciężyć. Krajowym substratom wciąż trudno jest wejść do głównego łańcucha dostaw.
projekt:Konstrukcja urządzenia SiC jest stosunkowo prosta, a różnica w stosunku do krajów zagranicznych jest stosunkowo niewielka
-
Nie ma barier patentowych utrudniających projektowanie układów SiC SBD. Wiodące firmy krajowe rozpoczęły badania i rozwój układów SiC SBD Gen 6, a różnica w porównaniu z krajami zagranicznymi jest stosunkowo niewielka.
-
Jeśli chodzi o układy MOSFET SiC, wiele krajowych firm twierdzi, że zakończyły prace badawczo-rozwojowe, ale nie weszły jeszcze do masowej produkcji. Jednocześnie najnowszy patent na układ MOSFET SiC Trench Gen 4 jest w posiadaniu firm zagranicznych i w przyszłości mogą pojawić się problemy patentowe.
produkcja:Istnieje wyraźna luka między produkcją urządzeń SiC a produkcją w krajach zagranicznych
-
Większość linii produkcyjnych urządzeń SiC SBD jest w trakcie uruchamiania. Nadal muszą one przejść przez etapy takie jak zwiększanie mocy produkcyjnych, a między produkcją na dużą skalę a stabilną produkcją masową wciąż istnieje pewna różnica.
-
Obecnie wszystkie krajowe platformy produkcyjne układów MOSFET SiC znajdują się nadal w fazie budowy, a linie produkcyjne niektórych firm są nadal w fazie planowania i do formalnej produkcji masowej wciąż daleka droga.
Konkurencja na rynku jest zacięta, a ogólny poziom dojrzałości krajowego przemysłu jest nadal niski.
Aktualna sytuacja konkurencyjna firm krajowych w zakresie modułów SIC:
Wielu krajowych producentów pojazdów o nowych źródłach energii wprowadziło radykalne rozwiązania i zbudowało własne linie produkcyjne modułów SiC, aby sprostać własnym potrzebom i zapewnić ich pokrycie na wszystkich etapach łańcucha dostaw. Jednocześnie niektórzy tradycyjni producenci modułów również prowadzą badania i rozwój modułów SiC w ujęciu horyzontalnym, opierając się na doświadczeniu w zakresie modułów opartych na krzemie, aby przyspieszyć postęp prac badawczo-rozwojowych.
Jednak większość budowy linii produkcyjnych modułów krajowych producentów pojazdów o nowych silnikach rozpoczęła się w latach 2019/20 i jej uruchomienie zajmie co najmniej 22 lata. Większość wschodzących producentów modułów w Chinach to małe firmy, które nie osiągnęły jeszcze poziomu produkcji masowej na dużą skalę. Krajowy przemysł jest nadal słabo rozwinięty.
Oprócz konkurencji między krajowymi producentami, rzeczywistą presję konkurencyjną w sektorze SIC nadal wywierają zagraniczni giganci. Obecnie, dyski SBD z węglika krzemu (SMD) i tranzystory MOSFET o napięciu 600–1700 V od największych międzynarodowych producentów, takich jak Infineon, ST i Rohm, osiągnęły już poziom produkcji masowej. Krajowi producenci węglika krzemu wprowadzają obecnie na rynek głównie diody. Tylko garstka producentów tranzystorów MOSFET prowadzi masową produkcję, a wciąż istnieje potencjał na przełom. Jeśli chodzi o linie produkcyjne, firmy Cree i Infineon itp. rozpoczęły tworzenie linii 8-calowych, podczas gdy krajowi producenci wciąż przechodzą na linie 6-calowe. Sam Cree odpowiada za około 40% rynku podłoży.
Przez długi czas droga ataku dla krajowych firm z branży SIC będzie widoczna na horyzoncie. A droga wciąż daleka! Na szczęście SiC radzi sobie znakomicie w różnych dziedzinach, takich jak 5G, pojazdy z nowymi źródłami energii i fotowoltaika. Rynek jest wystarczająco duży, a popyt na krajowe substytuty utrzymuje się, więc krajowe firmy wciąż mogą konkurować!
Shandong Tianyue,Tianke Heda, Zhongke Energy Saving, Tongguang Crystal
Han Tian Tian Cheng,Dongguan Tianyu
Integracja Sanan,Tyco Tianrun, Zhanxin Electronics, Podstawowe półprzewodniki,Półprzewodnik Jinana Lujingaczekać.
Zastrzeżenie: Niniejszy artykuł został przedrukowany z „Lu Jingxin City”. Artykuł ten przedstawia wyłącznie osobiste poglądy autora i nie reprezentuje poglądów Sacco Micro ani branży. Jest on przeznaczony wyłącznie do przedruku i udostępniania oraz wspiera ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia.
Related Recommendations
Wywiad ekskluzywny z Li Gangiem z Yunfan Ruida: Precyzja produktów radarowych o milimetrowej fali i ciepło ludzkości
2026-07-22
508
Do zobaczenia w przyszłym roku! | Slkor na konferencji Electronica China Highlights 2026
2026-07-14
534
Pasja RF, podróż rzemieślnika: ponad 30 lat nieustannego poświęcenia — wywiad z głównym inżynierem Kinghelm, panem Qin Hongxiangiem
2026-06-26
830
粤公网安备44030002007346号