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国内碳化硅产业链后劲十足 正成为电动汽车的新宠

2018-12-07 20:24:05            陈钰晶

  有报告指出,全球二氧化碳中的20%来自于燃油汽车,目前,我国二氧化碳排放量已排全球第二,节能减排已成为汽车业内的重大课题,因此,发展电动汽车势在必行。

  其中,电力驱动系统是影响汽车动力性能、可靠性、成本的关键所在,而电力驱动系统的主要部件由Si(硅)组成。

  然而,传统的硅已达材料极点。如在电压阻断能力、正向导通压降、器件开关速度等方面表现出其局限性。

  目前,新一代功率器件碳化硅(SiC)成为厂商们的新宠。希望通过碳化硅功率器件实现大幅度电动汽车逆变器和DC-DC转换器等驱动系统的小型轻量化。如果利用碳化硅功率元件,体积可以缩小到原来的3/2至3/1。

  另一方面,碳化硅可以改善电池性能,增加充放电循环次数。碳化硅的使用可提高充电锂离子电池3倍以上的电容量,碳化硅延长了电动汽车的续航时间。

  碳化硅为汽车行业带来了新的可能性,为满足汽车厂商生产需求,多家企业已经开始了相应的产品开发。

  不久前,日本电装公司与丰田汽车共同推出功率密度高达60kW/L的逆变器;罗姆公司采用碳化硅功率器件使驱动系统和马达实现了一体化;三菱电机开发的新型EV用马达里的逆变器,其晶体管和二极管全部使用碳化硅…….

  今年,在半导体产业里,碳化硅更为炽手。英飞凌刚用1.39元收购初创企业Siltectra,进一步进军碳化硅市场,另外,X-Fab、三菱、意法半导体等企业也宣布将开发更多的碳化硅功率器件,海外重要玩家纷纷备战。

  国内的碳化硅产业情况如何呢?

  国内从2014年碳化硅二极管就已经实现了量产,但事实上,还没有形成完整的产业,与外国产业规模差距大,国内市场上大部分碳化硅功率器件依赖进口,形成国际大厂垄断局面。

  在碳化硅材料方面,国内仅有少数几家从事碳化硅衬底材料和外延材料的研发工作。而在碳化硅功率器件方面,虽然清华大学、中国科学院等都有此类器件的课题研究,但主要是理论研究及实验室的研究成果。

  不过,国内产业正在努力赶超外国碳化硅产业。在产业链方面包括单晶衬底、外延片、器件设计、器件制造等环节近期也取得了新的进展。

  单晶衬底方面,中科钢研打造全国最大的碳化硅晶体衬底片生产基地,我国将有望摆脱碳化硅半导体衬底片依赖进口的尴尬局面。

  外延片方面,瀚天天成将在明年上半年逐步释放新产能,实现每年30万片的产能目标。

  器件方面,泰科天润已建成国内第一条碳化硅器件生产线。近日,基本半导体自主研发的650-1700V3D SiC系列SiC JBS已火热上市。6英寸碳化硅器件生产线在北京世纪金光半导体有限公司成功通线,这是国内首次实现碳化硅全产业链贯通,实现了产业链源头的自主性。

  总的来说,国内碳化硅产业链正在快马加鞭,加上国家对半导体产业的大力扶持与新能源汽车需求的增长,相信在不久的将来,我国定会迎来碳化硅元件的“春天”。

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