2022年12月14-15日,英飞凌大中华区首次在线上举办以“数字智能、低碳未来”为主题的OktoberTech™英飞凌生态创新峰会。会上,英飞凌预计2030年功率半导体中碳化硅市占率将达到55%。
英飞凌科技全球高级副总裁、大中华区总裁、英飞凌科技大中华区电源与传感系统事业部负责人潘大伟
英飞凌已量产第一代碳化硅功率半导体产品,并可提供第二代碳化硅产品样品
随着新能源及节能车型市场的不断发展,英飞凌预计在2027年新能源及节能车型占比将超过50%。新能源车型中(BEV和PHEV),功率半导体主要应用于主驱逆变器、车载充电器(OBC)和直流直流变换器中(DCDC)。在微混车型中,功率半导体主要应用于直流直流变换器(DCDC)。
当前硅基半导体是市场的主流,2021年占比75%。随着碳化硅技术的成熟已经市场的需求,预计在2027年,碳化硅半导体占比迅速提升,将达到45%,2030年则会超过硅基的市场份额。同为第三代半导体的氮化镓预计首先在OBC和DCDC产品中得到应用,预计在2030年会形成一定规模。
英飞凌硅基IGBT已经在多个车型中实现应用,根据NE时代统计数据2022年1-9月中国电驱动功率模块数据统计中,英飞凌功率模块产品市占率超过25%,位居第一。
英飞凌第一代碳化硅产品已经在主驱逆变器、OBC和DCDC产品中,并开始装车应用,未来已经获得多个项目的订单。
针对功率半导体的多样化的需求,英飞凌推出多款产品矩阵,电压平台覆盖650V、750V和1200V,封装形式包括分立器件、半桥模块以及全桥模块。
第二代汽车级碳化硅芯片的B6模块目前可提供产品样品,电压覆盖750V和1200V。该模块采用银烧结焊接工艺,应用高性能陶瓷基板和直接水冷提升冷却能力,支持最高结温190°C和持续运行结温175°C,峰值电流最高达640Arms。
技术+产能双驱动,保障碳化硅产品供应的持续领先性
“半导体工艺技术和产品,是我们生存和发展的根本,我们在这方面的创新从未止步” 英飞凌大中华区总裁潘大伟先生提到。多年来,英飞凌坚持每年将营收的13%投资于研发,为持续全面创新保驾护航。仅在2022财年,英飞凌注册的专利数就高达1750项,总数达到了31,250项。
碳化硅器件中,沟槽栅(trench)MOSFET比平面栅(planar)MOSFET具有更高的沟道密度和更低的导通电阻,在相同性能的条件下,能够降低芯片面积同时提升效率。英飞凌沟槽栅技术已经实现量产,是行业内极少数量产该技术的企业。
另外,由于碳化硅硬度较高,仅次于金刚石的硬度。因此碳化硅产品由碳化硅晶锭到切片过程中面临较大的工艺难点。目前主要有两种方案,锯切和线切。前者效率虽然较高,但良率低。后者良率较好,但效率低。
英飞凌在2018年花费1.24亿欧元收购了“冷切割”技术初创企业Siltectra。后者开发的“冷切割”技术可用于薄晶圆的快速分割,英飞凌进一步优化该工艺,在提升加工效率的同时还可提升良率。采用该技术后,同一SiC晶锭的晶圆产出量将达到现有普通机械切割方式的4倍。目前,英飞凌已经将该工艺用于产品量产中。
英飞凌将在奥地利Villach和马来西亚Kulim投资碳化硅产能。奥地利Villach基于现有晶圆生产设施转移生产碳化硅。马来西亚Kulim为全新工厂,预计2024年夏季投产。预计在2027年,英飞凌将具备150mm和200mm碳化硅晶圆生产能力,碳化硅产能将增加10倍。
为满足产能扩张的需求,英飞凌与多家上游企业建立供应合作关系,以确保原料供应的稳定性与灵活性。