Det vigtigste nye halvledermateriale til 5G-generationen: SiC

I 5G-generationen har 5G-produkter for det meste høj effekt, højt tryk, høj temperatur og andre egenskaber. Da traditionelle silicium (Si) råmaterialer ikke kan overvinde tabene i højspænding og høj frekvens, kan de ikke længere imødekomme de nye generationers teknologiske behov. Dette gør, at siliciumcarbid (SiC) begynder at markere sig.

Fordelene ved elektroniske komponenter fremstillet af SiC i forhold til Si kommer hovedsageligt fra tre aspekter: reduktion af energitab i processen med elektrisk energiomdannelse, lettere miniaturisering og højere temperatur- og trykmodstand.

I henhold til Yole Développement-rapporten vil SiC-kraftmarkedet for halvledermarked vokse til 2 milliarder dollars i 2024 med en CAGR på cirka 30% mellem 2018 og 2024. Blandt dem er bilmarkedet utvivlsomt den vigtigste drivende faktor, og dets andel på SiC-markedet for halvledermarked forventes at nå 50% i 2024.

SiCs største applikationsmarked: bilelektronik

Da SiC kan give højere strømtæthed, bruges det ofte til at fremstille effekt halvlederkomponenter. Ifølge Yole kommer det største applikationsmarked for SiC fra biler. Sammenlignet med traditionelle løsninger kan løsninger, der bruger SiC, gøre systemet mere effektivt, lettere og mere kompakt.

På nuværende tidspunkt er anvendelser af SiC-komponenter i nye energikøretøjer hovedsageligt strømstyringsenheder (PCU'er), invertere og køretøjsopladere.

Strømstyringsenhed: Dette er den centrale nerv i køretøjets elektriske system, der styrer strømningsretningen og transmissionshastigheden mellem den elektriske energi i batteriet og motoren. Traditionelle PCU'er er lavet af silicium, og strømtabet, når stærke strømme og høje spændinger passerer gennem siliciumtransistorer og dioder, er den vigtigste kilde til strømtab for hybridbiler. Hvad angår brugen af SiC-råmaterialer, kan effekttabet i denne proces reduceres meget med ca. 10%.

Inverter: SiC bruges i bilinverter, hvilket i høj grad kan reducere omformerens størrelse og vægt og opnå let og energibesparende. På det samme effektniveau er pakkestørrelsen for det fulde SiC-modul betydeligt mindre end Si-modulets størrelse, ca. 43%, og skiftetabet kan reduceres med 75%.

Tesla Model 3 er en SiC inverter produceret af ST og Infineon. Det er den første bilfabrik, der integrerer alle SiC-strømmoduler i hovedomformeren.

Billadere: SiC-komponenter fremskynder deres indtrængning i området for billadere. I henhold til Yole-statistikkerne har 2018 mere end 20 bilproducenter anvendt SiC SBD eller SiC MOSFET-komponenter i deres billadere, og dette marked forventes at opretholde en 44% vækst i 2023.

SiC-industrikæde

Det globale SiC-industrimønster viser de tre stærke positioner i De Forenede Stater, Europa og Japan. Blandt dem er det domineret af De Forenede Stater og tegner sig for omkring 70% til 80% af den globale SiC-outputværdi. De vigtigste virksomheder er Cree, Transphorm, II-VI, Dow Corning.

I Europa har den en komplet SiC-industrikæde, inklusive substrat, epitaxy, komponenter og applikationsindustrikæder. De vigtigste virksomheder er: Siltronic, ST, IQE, Infineon osv.

Japan er førende inden for udvikling af SiC-udstyr og moduler. De vigtigste virksomheder er: Panasonic, ROHM Semiconductor, Sumitomo Electric, Mitsubishi Chemical, Renesas, Fuji Electric osv.

Selvom Kina er involveret, er dens udvikling stadig i sin barndom, og dens omfang er langt mindre end for de tre lande, der er nævnt ovenfor. Den kinesiske plante har i øjeblikket layouts i underlag, epitaxy og komponenter. De vigtigste virksomheder er: CLP, Tianke Heda, Tyco Tianrun, Shandong Tianyue, Dongguan Tianyu, Shenzhen Basic Semiconductor, Shanghai Junxin Electronics, Sanan Integration osv.