Tin tức
Tin tức
Cuộc tấn công vào thị trường silicon carbide trong nước năm 2021!
2022-03-17 313
Ngành công nghiệp bán dẫn cho rằng "một thế hệ vật liệu, một thế hệ công nghệ, một thế hệ ngành công nghiệp".

Ngành công nghiệp bán dẫn được biết đến như "một thế hệ vật liệu, một thế hệ công nghệ, một thế hệ công nghiệp". Thế hệ đầu tiên là silicon, thế hệ thứ hai là gallium arsenide, và điều chúng ta sẽ nghiên cứu hôm nay là chuỗi công nghiệp bán dẫn thế hệ thứ ba.



Gallium nitride (GaN) và silicon carbide (SiC) được gọi là bộ đôi bán dẫn thế hệ thứ ba. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung vào silicon carbide (SiC).

Hiện nay, khi vật liệu Si gần đạt đến giới hạn hiệu năng lý thuyết, các thiết bị điện SiC luôn được coi là "thiết bị lý tưởng" và được kỳ vọng rất cao nhờ điện áp chịu đựng cao, tổn hao thấp, hiệu suất cao và các đặc tính khác.


Với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp chiến lược mới nổi như 5G, xe năng lượng mới, sản xuất điện mặt trời và hàng không vũ trụ, các công ty ở thượng nguồn và hạ nguồn của chuỗi ngành đã ồ ạt đổ xô vào thị trường.Với tiềm năng tăng trưởng nhu cầu thị trường khổng lồ, môi trường đầu tư sôi động và sự hỗ trợ chính sách, ngành công nghiệp SIC của nước ta đã hoàn thành giai đoạn xây dựng cơ bản..

Xét về lĩnh vực ứng dụng, xe năng lượng mới là thị trường ứng dụng lớn nhất cho các thiết bị SiC, chiếm hơn 50%. Trong tương lai, Trung Quốc sẽ trở thành thị trường SiC lớn nhất.



Khi các quy trình sản xuất vật liệu bán dẫn thế hệ thứ nhất và thứ hai dần tiến đến giới hạn vật lý, vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba, được kỳ vọng sẽ phá vỡ nút thắt cổ chai của công nghệ bán dẫn truyền thống, đã trở thành mục tiêu được ngành công nghiệp hướng tới.


Trên thực tế, lý do tại sao vật liệu bán dẫn được chia thành các "thế hệ" ở Trung Quốc một phần là do ba cuộc cách mạng công nghiệp diễn ra sau khi vật liệu bán dẫn được ứng dụng rộng rãi.


Thế hệ vật liệu bán dẫn đầu tiên được đại diện bởi silicon (Si), đã thay thế các ống điện tử cồng kềnh và thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp vi điện tử với mạch tích hợp là cốt lõi.


Các vật liệu bán dẫn thế hệ thứ hai chủ yếu là gali arsenide (GaAs), indi antimonide (InSb), v.v. Laser bán dẫn indi phosphide là thành phần quan trọng của hệ thống truyền thông quang học, và các thiết bị tốc độ cao gali arsenide đã mở ra những ngành công nghiệp mới về cáp quang và truyền thông di động.


Các vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba, tiêu biểu là silicon carbide (SiC) và gallium nitride (GaN), đang thúc đẩy hiệu quả sự phát triển của năng lượng mới, quang điện, xe điện và các ngành công nghiệp khác.


Xét trên ba thông số quan trọng của vật liệu bán dẫn, vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba mạnh hơn các thiết bị làm từ vật liệu silicon ở ba chỉ số: độ linh động điện tử (hiệu suất hoạt động ở tần số cao trong điều kiện điện áp thấp), tốc độ trôi bão hòa (hiệu suất hoạt động ở tần số cao trong điều kiện điện áp cao) và độ rộng vùng cấm (khả năng chịu điện áp, nhiệt độ hoạt động tối đa và hiệu suất quang học của thiết bị).


Trong số đó, nổi bật nhất là "Vật liệu bán dẫn có khe năng lượng rộng (WideBand-Gap - WBG)" thuộc thế hệ thứ ba. Ưu điểm của khe năng lượng rộng là thiết bị có khả năng chịu được điện áp và nhiệt độ cao, công suất cao, khả năng chống bức xạ, độ dẫn điện mạnh, tốc độ làm việc nhanh và tổn hao hoạt động thấp.


Sự tự tin và những cơ hội tốt đẹp giúp các doanh nghiệp trong chuỗi ngành công nghiệp SIC trong nước có những bước tiến vượt bậc.

01
tiêm năng thị trương



Nước tôi là thị trường xe năng lượng mới lớn nhất thế giới. Khi Tesla và các thương hiệu khác bắt đầu quảng bá các giải pháp SiC với số lượng lớn, các nhà sản xuất trong nước cũng nhanh chóng làm theo. Các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) như BYD đã bắt đầu thực hiện các bố trí toàn diện để thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị bán dẫn thế hệ thứ ba trong lĩnh vực ô tô.




Xét theo từng quốc gia, Trung Quốc là thị trường xe năng lượng mới lớn nhất thế giới, với doanh số bán hàng vượt xa tất cả các quốc gia khác và chiếm hơn 40% thị phần toàn cầu.Xét về lĩnh vực ứng dụng, xe năng lượng mới là thị trường ứng dụng lớn nhất cho các thiết bị SiC, chiếm hơn 50%. Trong tương lai, Trung Quốc sẽ trở thành thị trường SiC lớn nhất.


Theo dữ liệu của IHS, tổng thị trường SiC (silicon carbide) sẽ đạt 50 triệu USD trong năm nay và sẽ tăng vọt lên 160 triệu USD vào năm 2028. Trong đó, tại thị trường sạc xe điện, tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của SiC trong vài năm tới cao tới 59%; tại thị trường quang điện và lưu trữ năng lượng, tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của SiC cũng là 26%; và trong lĩnh vực cung cấp điện, con số này cũng là 16%. Tốc độ tăng trưởng kép hàng năm tổng thể cũng cao tới 16%.


02
sự thúc đẩy của chính phủ



Chính phủ đóng vai trò là nhà đầu tư mạo hiểm và tham gia vào việc đầu tư và xây dựng một số lượng lớn các dự án SiC.



Hầu hết các dự án SiC đều do chính quyền địa phương và doanh nghiệp cùng đầu tư và xây dựng. Chính quyền địa phương đầu tư nhiều hơn và gánh chịu nhiều rủi ro hơn.


Không giống như các dự án silicon truyền thống tập trung ở các thành phố hạng nhất và hạng hai tại Trung Quốc, các dự án silicon-colon (SiC) trải rộng khắp cả nước.


So với các dự án dựa trên Si, tổng vốn đầu tư vào các dự án SiC tương đối thấp, và nhiều chính quyền thành phố vừa và nhỏ đang mong muốn nâng cao hình ảnh thành phố và thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn.


Tóm tắt một số dự án SiC mà chính quyền địa phương đang tham gia cụ thể.



03
dòng vốn đầu tư



Sự hào hứng về vốn đang gia tăng, và một lượng lớn tiền đang đổ vào ngành công nghiệp SiC.


04
chính sách thúc đẩy



Chính phủ trung ương và địa phương đã ban hành một loạt chính sách nhằm thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp SiC.


Theo các quy định chi tiết được công bố trong năm thứ 21 của Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 của quốc gia.
Dự kiến ​​sẽ bổ sung thêm các mô tả tập trung vào việc hỗ trợ phát triển ngành công nghiệp bán dẫn thế hệ thứ ba.


Ngoài ra, trong chiến lược "Sản xuất tại Trung Quốc 2025", quốc gia này cũng đã đề ra các mục tiêu cụ thể về tỷ lệ nội địa hóa công nghệ truyền thông 5G và quản lý năng lượng hiệu quả. Mục tiêu này yêu cầu tỷ lệ nội địa hóa các vật liệu bán dẫn tiên tiến phải đạt 50% vào năm 2025. Những chính sách thuận lợi này sẽ góp phần rất lớn vào sự phát triển và tăng trưởng hơn nữa của thị trường SiC.


Trong khuôn khổ sự kiện tham gia Triển lãm Điện tử Munich 2021 của Lujing Semiconductor, nhóm chuyên mục truyền hình "Chất lượng" cũng đã phỏng vấn ông Xu Wenhui, tổng giám đốc của công ty, về chủ đề "Sản xuất tại Trung Quốc 2025" liên quan đến sự phát triển của chất bán dẫn thế hệ thứ ba. Ứng dụng của các thiết bị điện tử công suất silicon carbide sẽ được sử dụng rộng rãi trong 3-5 năm tới, và thậm chí có thể thay thế hoàn toàn các sản phẩm dựa trên silicon trong một số lĩnh vực.


05
Chuỗi công nghiệp hoàn thành bố trí cơ bản




So với thị trường nước ngoài, nghiên cứu về vật liệu và thiết bị SiC ở nước ta tương đối muộn. Nhờ nhiều yếu tố, chuỗi công nghiệp SiC của Trung Quốc đã hoàn thiện bố cục cơ bản và đạt được những kết quả nhất định, dần thu hẹp khoảng cách với công nghệ tiên tiến của nước ngoài. Một số công ty hàng đầu đã nổi lên ở mọi khâu.


Tuy nhiên, xét từ góc độ cấu trúc toàn bộ thị trường SiC, các công ty nước ngoài như Mỹ, Nhật Bản và châu Âu vẫn là những người chơi chủ đạo trên toàn thị trường, còn các nhà sản xuất trong nước không có nhiều tiếng nói trong lĩnh vực này. Theo dữ liệu từ Yole, Cree, Infineon và Rohm chiếm khoảng 90% thị phần SiC. Cree là nhà cung cấp chính các chất nền SiC. Rohm, STMicroelectronics, v.v. đều có dây chuyền sản xuất SiC riêng. Trong đó, Cree chiếm hơn một nửa thị trường tấm wafer silicon carbide. Lợi thế độc quyền này mang lại cho họ tiếng nói rất lớn ở khâu thượng nguồn của ngành. Từ góc độ này, con đường mà các doanh nghiệp trong nước phải đi vẫn còn rất xa so với vị thế hiện tại của các nước ngoài.


Nhìn vào khoảng cách giữa cạnh tranh trong nước và nước ngoài từ chuỗi công nghiệp


01
chất nền



chất nền

Có một khoảng cách rõ rệt giữa các chỉ số kỹ thuật và các nhà sản xuất quốc tế, và tính nhất quán của sản phẩm là một thiếu sót khó khắc phục.

Xét về ba thông số hình học quan trọng nhất của chất nền, bao gồm TTV (độ lệch tổng độ dày), Bow (độ cong) và Wrap (độ vênh), thì rõ ràng có sự chênh lệch lớn giữa các nhà sản xuất trong nước và các nhà sản xuất hàng đầu nước ngoài.



Nguyên nhân dẫn đến sự chênh lệch công nghệ và các vấn đề về tính nhất quán của các chất nền trong nước có thể được tóm tắt thành hai nhóm chính sau:


  1. Các khía cạnh kỹ thuật như lựa chọn vật liệu, độ chính xác của thiết bị và kiểm soát trường nhiệt đòi hỏi thời gian tích lũy kiến ​​thức chuyên môn lâu dài. Các nhà sản xuất trong nước bắt đầu khá muộn và đầu tư ít hơn, tạo ra khoảng cách rõ rệt với các nhà sản xuất hàng đầu nước ngoài.

  2. Các nhà sản xuất trong nước có ít khách hàng hơn và phân bố rải rác, tốc độ phản hồi chậm hơn và nội dung phản hồi không đầy đủ. Dòng sản phẩm của CREE bao gồm chất nền, lớp màng mỏng, thiết bị và thậm chí cả mô-đun, và phản hồi từ phía nhà sản xuất đầy đủ và kịp thời.


Khoảng cách công nghệ này dẫn trực tiếp đến hiệu suất tổng thể kém của chất nền và việc không thể sử dụng nó trong các dây chuyền sản xuất có yêu cầu cao hơn.

Vấn đề về tính nhất quán dẫn đến tỷ lệ nguyên liệu chất lượng cao thấp, điều này trực tiếp làm tăng đáng kể chi phí nguyên liệu.

Chủ yếu là do hai lý do nêu trên, các nguyên liệu trong nước hiện chưa thể thâm nhập vào chuỗi cung ứng chính thống.


02
biểu thị



biểu thị

Rào cản kỹ thuật thấp, và trình độ kỹ thuật tổng thể không khác biệt nhiều so với các nước ngoài.


Công nghệ epitaxy tương đối đơn giản, quy trình chính là nuôi cấy một lớp tinh thể đơn mới trên chất nền SiC ban đầu. Đây là khâu có giá trị gia tăng thấp và ngưỡng kỹ thuật thấp hơn trong toàn bộ chuỗi công nghiệp.


Quá trình kết tinh màng mỏng dựa trên thiết bị đã hoàn thiện (hiện nay thiết bị chủ đạo trong ngành là thiết bị CVD do Aixtron và các công ty khác cung cấp). Quá trình lắng đọng hơi được kiểm soát chặt chẽ bằng lưu lượng kế. Ngành công nghiệp và các nhà cung cấp thiết bị đều có công nghệ tương đối hoàn thiện.


Lấy nhà sản xuất trong nước Han Tiantian làm ví dụ, trình độ kỹ thuật không khác biệt nhiều so với Showa Denko của Nhật Bản, một công ty hàng đầu quốc tế trong lĩnh vực mở rộng nhà ở. Theo phản hồi khảo sát, Han Tiancheng và Showa Denko đã cạnh tranh với nhau trên nhiều thị trường trên toàn thế giới.


03
thiết bị



thiết bị

Có một khoảng cách rõ rệt giữa các chỉ tiêu kỹ thuật và các nhà sản xuất quốc tế. Tính không nhất quán của sản phẩm là một thiếu sót khó khắc phục. Việc đưa các nguyên liệu trong nước vào chuỗi cung ứng chính vẫn còn gặp nhiều khó khăn.



thiết kế:Thiết kế thiết bị SiC tương đối đơn giản, và khoảng cách với các nước khác không đáng kể.


  • Không có rào cản bằng sáng chế nào đối với thiết kế thiết bị SiC SBD. Các công ty hàng đầu trong nước đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển SiC SBD thế hệ 6, và khoảng cách với các nước ngoài tương đối nhỏ.

  • Về các thiết bị MOSFET SiC, nhiều công ty trong nước tuyên bố đã hoàn thành nghiên cứu và phát triển, nhưng vẫn chưa đi vào sản xuất hàng loạt. Đồng thời, bằng sáng chế MOSFET SiC rãnh thế hệ 4 mới nhất đang thuộc sở hữu của các công ty nước ngoài, và có thể xảy ra các vấn đề về bằng sáng chế trong tương lai.


sản xuất:Có một khoảng cách rõ rệt giữa ngành sản xuất thiết bị SiC và các nước ngoài.

  • Hầu hết các dây chuyền sản xuất thiết bị SiC SBD hiện đang trong giai đoạn khởi động. Chúng vẫn cần trải qua các giai đoạn như tăng dần công suất sản xuất, và vẫn còn một khoảng cách nhất định giữa sản xuất quy mô lớn và sản xuất hàng loạt ổn định.

  • Hiện nay, tất cả các nền tảng sản xuất thiết bị MOSFET SiC trong nước vẫn đang trong giai đoạn xây dựng, dây chuyền sản xuất của một số công ty vẫn đang trong giai đoạn lập kế hoạch, và còn một chặng đường dài trước khi sản xuất hàng loạt chính thức.

04
mô-đun



mô-đun

Cạnh tranh thị trường rất khốc liệt, và trình độ phát triển tổng thể của ngành công nghiệp trong nước vẫn còn thấp.


Tình hình cạnh tranh hiện tại của các công ty trong nước trong các lĩnh vực SIC:


Nhiều nhà sản xuất xe năng lượng mới trong nước đã có những thay đổi mang tính đột phá trong bố trí mặt bằng và xây dựng dây chuyền sản xuất mô-đun SiC riêng để đáp ứng nhu cầu của mình và bao quát toàn bộ quy trình từ đầu đến cuối. Đồng thời, một số nhà sản xuất mô-đun truyền thống cũng đang tiến hành nghiên cứu và phát triển mô-đun SiC theo chiều ngang, dựa trên kinh nghiệm từ các mô-đun nền Si để đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu và phát triển.


Tuy nhiên, phần lớn việc xây dựng các dây chuyền sản xuất mô-đun của các nhà sản xuất xe năng lượng mới trong nước bắt đầu từ năm 2019/20 và sẽ mất ít nhất 22 năm để đạt được năng suất tối đa. Hầu hết các nhà sản xuất mô-đun mới nổi ở Trung Quốc đều nhỏ và chưa đạt được sản xuất hàng loạt quy mô lớn. Mức độ trưởng thành của ngành công nghiệp trong nước vẫn còn thấp.


Bên cạnh sự cạnh tranh giữa các nhà sản xuất trong nước, áp lực cạnh tranh thực sự trong lĩnh vực SIC vẫn đến từ các ông lớn nước ngoài. Hiện nay, các điốt bán dẫn silicon carbide (SBD) và MOSFET dải điện áp 600-1700V của các nhà sản xuất quốc tế lớn như Infineon, ST và Rohm đã đạt được sản xuất hàng loạt. Các nhà sản xuất silicon carbide trong nước hiện chủ yếu tập trung vào sản xuất điốt. Chỉ một số ít nhà sản xuất MOSFET đang sản xuất hàng loạt, và vẫn còn nhiều dư địa để đột phá. Về dây chuyền sản xuất, Cree, Infineon, v.v. đã bắt đầu xây dựng dây chuyền 8 inch, trong khi các nhà sản xuất trong nước vẫn đang chuyển đổi sang dây chuyền 6 inch. Riêng Cree đã chiếm khoảng 40% thị trường chất nền.


Trong một thời gian dài nữa, con đường tấn công của các công ty trong chuỗi ngành công nghiệp SiC nội địa vẫn còn rất rõ ràng. Chặng đường phía trước vẫn còn dài! Nhưng may mắn thay, SiC đã thể hiện rất tốt trong nhiều lĩnh vực như 5G, xe năng lượng mới và quang điện. Thị trường đủ lớn và nhu cầu thay thế sản phẩm nội địa vẫn tiếp tục, vì vậy các công ty trong nước vẫn có thể cạnh tranh!


Cơ cấu hiện tại của ngành công nghiệp SiC trong nước

01
chất nền SiC



Sơn Đông Thiên Nhạc,Tianke Heda, Zhongke Energy Saving, Tongguang Crystal


02
Sản xuất tấm bán dẫn epitaxy



Hàn Thiên Thiên Thành,Đông Quan Thiên Vũ

03
Các nhà sản xuất thiết bị và mô-đun SiC



Hội nhập Sanan,Tyco Tianrun, Zhanxin Electronics, Basic Semiconductor,Chất bán dẫn Tế Nam Lujingchờ đợi.


Công ty Lujing Semiconductor được thành lập vào năm 2010.Trong hơn mười năm qua, công ty đã tập trung vào sản xuất, kinh doanh, nghiên cứu và phát triển các điốt bán dẫn silicon và ống MOS, và có uy tín tốt trong ngành.Từ năm 2016, theo nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp, chúng tôi đã tích cực triển khai nghiên cứu và phát triển, đóng gói, thử nghiệm và ứng dụng các thiết bị bán dẫn thế hệ thứ ba. Chúng tôi sẽ nỗ lực tăng cường đầu tư vào nghiên cứu khoa học và đào tạo đội ngũ nhân tài để xây dựng một hệ thống đổi mới công nghệ mới.Nâng cao năng lực cạnh tranh cốt lõi của doanh nghiệp, làm giàu tiềm năng đổi mới và phát triển của doanh nghiệp, đồng thời cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ cho sự phát triển bền vững của doanh nghiệp.



Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được sao chép từ "Thành phố Lu Jingxin". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và không đại diện cho quan điểm của Sacco Micro và ngành. Bài viết chỉ được phép đăng lại và chia sẻ nhằm mục đích bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi đăng lại. Nếu phát hiện vi phạm bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.


whatsapp

Đường dây nóng Dịch vụ

tel: +86 755 83044319

WhatsApp

Whatsapp:+8618073002950