Leistungsgeräte sind die Kernkomponenten von Halbleitern für neue Energiefahrzeuge und der Schlüssel zur Wertsteigerung. Mit der Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie steigt die Nachfrage nach Leistungsbauelementen, was zu einem neuen Wachstumspunkt für Leistungshalbleiterbauelemente geworden ist. Die beliebtesten Leistungsbauelemente sind IGBT, SiC und GaN, insbesondere die Halbleiter der dritten Generation. Von der Projektinitiierung über die Mittelbeschaffung und den Anlagenbau bis hin zur Einführung und Produktion von Geräten hat jeder Schritt eines kleinen Kraftgeräts große Aufmerksamkeit in der Branche auf sich gezogen. Es reicht aus, um zu zeigen, dass die Öffentlichkeit hinsichtlich der Entwicklungsaussichten von Leistungsgeräten sowie der Erwartungen an die inländischen Hersteller von Leistungsgeräten optimistisch ist. Glücklicherweise haben viele inländische IGBT-, SiC- und GaN-Hersteller nacheinander gute Nachrichten über die"Inbetriebnahme" , und wir können hoffen, in der Welle der neuen Energiefahrzeuge zu sein. Nehmen Sie den Shuttlebus.
Die Hersteller von Haushaltsstromgeräten haben eine neue Stufe der"Inbetriebnahme" erreicht;
Am 5. Juni wurde das 8-Zoll-Silizium-basierte GaN Suzhou Phase-I-Projekt von Innosec&offiziell in Produktion genommen. Das Projekt wird voraussichtlich 8 Milliarden Yuan investieren. Der Anlagenbau und der Umzug der Ausrüstung werden im Jahr 2020 abgeschlossen sein, und die Massenproduktion beginnt heute. Damit ist das weltweit erste Unternehmen das erste Unternehmen, das eine Massenproduktion von 8-Zoll-Galliumnitrid auf Siliziumbasis erreicht hat. Die Produktionskapazität wird nach der Produktion sukzessive steigen. Bis Ende 2021 wird die Produktionskapazität 6.000 Wafer/Monat erreichen. Nach dem vollständigen Abschluss des Projekts Ende 2022 wird das Werk in Suzhou eine jährliche Produktionskapazität von 780.000 8-Zoll-Galliumnitrid-Wafern auf Siliziumbasis mit einem geschätzten jährlichen Produktionswert von 15 Milliarden Yuan erreichen.
Innosec (Zhuhai) Technology Co., Ltd. wurde am 12. Dezember 2015 gegründet. fand in Zhuhai statt. Im Juni 2018 veröffentlichte das Unternehmen das weltweit erste 8-Zoll-Galliumnitrid-WLCSP-Leistungsprodukt auf Siliziumbasis &. Im Juni 2018 fand in der Fenhu Hightech-Zone, Wujiang City, der Spatenstich für die Suzhou Wide Bandgap Semiconductor Base statt.
Am Morgen des 23. Juni wurde Sanan Semiconductor in Changsha, Hunan offiziell angezündet und in Betrieb genommen. Das größte Highlight dieser Basis ist, dass sie die erste inländische und die drittgrößte vertikal integrierte Industriekette für Siliziumkarbid ist, die Substratmaterialien, epitaktisches Wachstum, Waferherstellung sowie Verpackung und Test umfasst. Hunan San'ein Halbleiter-SiC-Projekt hat eine Gesamtinvestition von 16 Milliarden Yuan. Seit dem Spatenstich im Juli 2020 wurde die Superfabrik mit einem monatlichen Output von 30.000 6-Zoll-Siliziumkarbid-Wafern fertiggestellt und in Produktion genommen. Der nächste Schritt in der Produktion besteht darin, den Prozess zu debuggen und aufzuzeichnen. Nach Fertigstellung soll die Halbleiterbasis Hunan San'an einen Jahresumsatz von 12 Milliarden Yuan erzielen.
Xiamen Sanan Integration wurde im Mai 2014 gegründet und begann 2015 mit der Expansion in High-End-Verbindungshalbleiter. Ende 2018 veröffentlichte Sanan Integration die SiC-Prozessplattform und war damit die erste inländische kommerzielle integrierte 6-Zoll-Verbindungshalbleiterschaltung, die in den Markt einstieg erhebliche Massenproduktion. Produktionsplattform.
Bisher hat Sanan Integrated fortschrittliche Prozesstechnologien für HF-Anwendungen wie GaAs HBT und pHEMT im Bereich Mikrowelle und Hochfrequenz auf den Markt gebracht und eine professionelle und groß angelegte 4-Zoll-, 6-Stunden-Compound-Wafer-Fertigungslinie aufgebaut. Im Bereich der Leistungselektronik wurden SiC-Leistungsdioden und siliziumbasierte Galliumnitrid-Leistungsbauelemente mit hoher Zuverlässigkeit und hoher Leistungsdichte eingeführt.
Am Nachmittag des 23. Juni wurde die Fertigstellung und Inbetriebnahme der IGBT-Produktionslinie von Sun.King Asia Pacific Semiconductor, einer Tochtergesellschaft von Sun.King Technology, in der Sun.King IGBT-Produktionsbasis erfolgreich abgehalten ist in die Probeproduktionsphase eingetreten. Das IGBT-Projekt von Sunjing Technology&plant den Bau von 2 Produktionslinien für den Rückseitenprozess von IGBT-Chips und 5 Produktionslinien für das Packaging und Testen von IGBT-Modulen. Nach Fertigstellung wird die jährliche Produktionskapazität 2 Millionen IGBT-Modulprodukte erreichen.
Es versteht sich, dass Sunjing Technology im März 2019 offiziell sein eigenes Technologie-IGBT-Projekt gestartet hat. Anschließend wurde im Juli 2019 das Sun.King-IGBT-Projekt offiziell unterzeichnet und in Jiashan angesiedelt. Im Juni 2020 wurde mit dem Bau der Sun.King IGBT-Produktionsbasis begonnen. Im September desselben Jahres wurden die ersten IGBT-Chip- und -Modulprodukte von Sun.King&offiziell auf den Markt gebracht. Die IGBT-Produktanwendungen des Unternehmens&decken den Nieder- und Mittelspannungsbereich von 600 V bis 1700 V ab und zielen auf die Märkte Elektrofahrzeuge, Photovoltaik-Windenergie und industrielle Frequenzumwandlung ab.
Bereits im März dieses Jahres sagte Zhang Penggang, Senior Vice President of Global Sales von Nexperia Semiconductor, in einem exklusiven Interview mit CCTV, dass die 12-Zoll-Wafer-Fabrik von Wingtech Nexperia' in Lingang, Shanghai, den Grundstein gelegt habe im Januar dieses Jahres und startet im Jahr 2022. Es wurde im Juli 2007 in Produktion genommen und die Produktionskapazität soll 400.000 Wafer pro Jahr erreichen. Nexperia konzentriert sich auf die Produktion, das Design und den Vertrieb von diskreten Bauelementen, Logikbauelementen und MOSFET-Bauelementen.
IGBT-Power-Chip dringt in 12 Zoll ein
Gegenwärtig haben IGBTs in den meisten Hochleistungsanwendungsszenarien ein höheres Kosten-Leistungs-Verhältnis und eine höhere Reife, und wir können für eine Weile nicht auf IGBTs verzichten. Darüber hinaus haben IGBT-Leistungsbauelemente auch damit begonnen, vollständig in Chips in Automobilqualität vorzudringen. Laut dem Finanzbericht von Star Semiconductor&werden im Jahr 2020 IGBT-Module in Automobilqualität, die mit den eigenen Chips von Star Semiconductor&hergestellt werden, mehr als 200.000 Autos auf dem Weltmarkt unterstützen. Laut Stratview Research's Prognose für den IGBT-Markt wird geschätzt, dass der IGBT-Markt von 2020 bis 2025 eine gesunde durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 4,5% aufweisen könnte.
Im vorherigen Artikel"Inländische IGBT, was ist die Stärke?" gab der Autor auch eine Einführung zur Stärke der heimischen IGBT. Unter ihnen ist zu erwähnen, dass IGBT ein Unternehmen ist, das stark von den Details der Produktionslinie abhängig ist. Nehmen Sie als Beispiel den eigenen Bericht von Infineon, das gleiche Design, die Leistung von Produkten, die auf 6-Zoll- und 8-Zoll-Wafer-Produktionslinien hergestellt werden Der Unterschied ist riesig, und die Leistung der Produkte, die auf denselben beiden 8-Zoll-Wafer-Produktionslinien hergestellt werden ist auch ganz anders. Das bedeutet, dass die Designfirma nicht über die Unterstützung der Gießerei hinausgehen kann.
Und Star Semiconductor, das führende IGBT-Unternehmen, hat auch bei der Herstellung von IGBT-Chips eng mit Hua Hong zusammengearbeitet. Am 24. Juni hat sich Hua Hong Semiconductor mit Star Semiconductor zusammengetan, um IGBT-Chips in Automobilqualität und 12-Zoll-IGBTs für die Massenproduktion zu entwickeln. Dieser IGBT-Chip hat die Produktprüfung von Endfahrzeugherstellern bestanden und ist in den Markt für Automobilanwendungen wie z. B. Netzteile eingetreten. Die kumulative Lieferung von IGBTs der beiden Parteien hat 250.000 entsprechende 8-Zoll-Wafer überschritten.
Im Jahr 2020 führte Hua Hong Semiconductor die 8-Zoll-IGBT-Technologie in die 12-Zoll-Produktionslinie ein. Nach weniger als einem Jahr Forschungs- und Entwicklungsarbeit hat es den IGBT-Wafer-Produktionsprozess erfolgreich auf der 12-Zoll-Fertigungslinie etabliert. Ein reines Wafer-Foundry-Unternehmen, das fortschrittliche Trench-Gate-Field-Stop-(FS, Field Stop)-IGBTs mit einer 12-Zoll-Fertigungslinie in Massenproduktion herstellt.
Und der Hochlauf der Produktionskapazität des Werks Wuxi&hat sich beschleunigt. Hua Hong's Wuxi 12-Zoll-Fabrik wird im ersten Quartal 2020 54,6 Millionen US-Dollar zum Umsatz beitragen, was 17,9 % des Gesamtumsatzes entspricht, was einer Steigerung von 53,1 % gegenüber dem Vorquartal entspricht. Derzeit verfügt das 12-Zoll-Werk in Wuxi über eine monatliche Produktionskapazität von über 40.000 Stück, davon 18.000 Stück Power Devices, jeweils 10.000 Stück für Embedded Flash und CIS sowie eine kleine Anzahl weiterer Produkte. Das Unternehmen hat damit begonnen, den Expansionsplan seines 12-Zoll-Werks in Wuxi aus dem letzten Jahr zu beschleunigen. Es wird geschätzt, dass die monatliche Produktionskapazität bis Ende dieses Jahres 65.000 Stück erreichen wird und bis Mitte 2022 voraussichtlich 80.000 Stück überschreiten wird.
Die derzeit wettbewerbsfähigsten Produktionslinien für IGBT-Produkte sind 8 Zoll und 12 Zoll, der führende Hersteller ist Infineon. Die überwiegende Mehrheit der heimischen Waferhersteller befand sich noch im Stadium der 6-Zoll-Produkte. Derzeit haben BYD, Zhuzhou CRRC Times, Shanghai Advanced, Huahong Grace, Silan Micro usw. die Massenproduktion von 8-Zoll-Produkten in China erreicht, und die erste 12-Zoll-Chip-Produktionslinie von Silan Micro wurde im Dezember 2020 offiziell eingeführt. In Produktion bringen.
Auch China Resources Micro erweitert seine 12-Zoll-Produktionslinie. Juni 2020 gab das Unternehmen bekannt, dass das Unternehmen und die zweite Phase des Big Fund und Chongqing Xiyong 9,5, 1,65 bzw. 2,4 Milliarden Yuan in die Gründung von Runxi Microelectronics investieren werden. Dieses Projekt Mit einer Investition von etwa 7,55 Milliarden Yuan wird es nach Fertigstellung eine 12-Zoll-Produktionskapazität von 30.000/Monat für High-End-Leistungshalbleiterwafer bilden und 12-Zoll-Epitaxie- und Dünnschicht-Verarbeitungskapazitäten unterstützen. Die Produktionslinie wird einen 90-nm-Prozess anwenden und hauptsächlich Leistungshalbleiterprodukte wie MOSFETs, IGBTs und Power-Management-Chips produzieren, um den Einstieg in die Bereiche industrielle Steuerung und Automobilelektronik vorzubereiten.
Es ist zu erkennen, dass die heimischen IGBT-Hersteller nach und nach bis zu 12 Zoll aufgeholt haben. Die Tatsachen haben bewiesen, dass heimische IGBT-Hersteller nur hart arbeiten müssen, um Leistung und Qualität kontinuierlich zu verbessern, und die Zukunft ist absehbar.
SiC mit vielen Vorteilen, wir haben noch die Aufholschwierigkeiten
Neben der weit verbreiteten Verwendung in Photovoltaik-Wechselrichtern, Industriestromversorgungen und Ladesäulenmärkten werden SiC-Leistungsgeräte vor allem durch die jüngste beschleunigte Einführung von Fahrzeugherstellern mit neuer Energie stimuliert. Die Eigenschaften geringer Schaltverluste, hohe Schaltfrequenz und hohe Temperaturbeständigkeit machen SiC zu einem zufriedenstellenden Ideal für die Anforderungen von Elektrofahrzeugen. SiC hat die Effizienz von Leistungsgeräten um mehr als 2 % erhöht, und auf SiC basierende Leistungsgeräte haben das Gewicht um 6 Kilogramm reduziert und können eine 30-prozentige Steigerung der Fahrzeuglaufleistung gewährleisten.
Der Yole-Bericht sagte, dass der Weltmarkt für SiC-Leistungsgeräte in Automobilqualität bis 2024 voraussichtlich 1,93 Milliarden US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 29% im Zeitraum 2018-2024 entspricht. Die Gesamtwachstumsrate der SiC-Leistungsgeräteanwendungen von 2017 bis 2023 beträgt 27 %, davon beträgt die Gesamtwachstumsrate von Elektro- und Hybridfahrzeugen 81 % und die Gesamtwachstumsrate von Ladesäulen/Ladestationen beträgt 58 %.
Aber der Hauptgrund, warum SiC nicht wirklich explodiert ist, ist der hohe Preis. Im Vergleich zu Si-Bauelementen ist der Preis von SiC oft um ein Vielfaches höher. Obwohl die meisten Ladeeinheiten, Wechselrichter, DC-DC-Wandler und Elektrofahrzeuge derzeit Siliziumchips verwenden, haben die meisten Marktanbieter Ersatzbedarf von OEMs und Primär- und Sekundärlieferanten in der Automobilindustrie gesehen. Marktanbieter wie Infineon Technologies, ST und NXP setzen stark auf SiC-Leistungshalbleiter für den Automobilmarkt. Viele SiC-Hersteller haben auch mehrjährige Lieferverträge mit den Waferlieferanten Cree/Wolfspeed und SiCrystal abgeschlossen.
SiC hat so viele hervorragende Eigenschaften, der Markt ist ein blauer Ozean. Laut Branchenexperten gibt es jedoch immer noch viele Lücken zwischen der SiC-Industrie Chinas&und importierten Marken in Bezug auf Substrate, Epitaxie und Geräte:
Aus der Sicht der Substrate sind inländische 4-Zoll-Siliziumkarbid-Substrate relativ nah an der Qualität des Auslands und werden in einigen inländischen Markengeräten in Chargen verwendet. Das 6-Zoll-Substrat wurde im Ausland in Massenproduktion hergestellt und befindet sich in China noch in einem relativ frühen Stadium der Verifizierung. Das 8-Zoll-Substrat könnte in China entwickelt worden sein, und ausländische Marken wie Cree sollen bis 2023 die Massenproduktion erreichen. Generell klafft bei den Rohstoffen eine große Kluft zwischen dem In- und Ausland.
Was den epitaktischen Aspekt betrifft, so sind die Gesamtschwierigkeiten der epitaktischen Herstellung und die Anforderungen an die Fehlerkontrolle höher als die des Substrats. Inländische 4-Zoll-Epitaxiewafer haben bereits einige groß angelegte Anwendungen gefunden. In den letzten zwei Jahren wurde die Leistung von 4-Zoll-Epitaxiewafern durch das Verifikationsfeedback von der Marktanwendungsseite weiter verbessert. Der 6-Zoll-Substratbogen hat gerade die Batch-Phase erreicht, und Branchenexperten wiesen darauf hin, dass mehr Ressourcen investiert werden müssen, um den Abstand zum Ausland zu verringern.
Bei den Geräten machen importierte Marken den Großteil des gesamten Siliziumkarbid-Marktes aus, insbesondere in relativ High-End-Bereichen wie Bordnetz-Servern und Kommunikationsnetzteilen. Unter dem allgemeinen Trend der Inlandssubstitution haben lokale Marken begonnen, in einige Bereiche mit relativ hohen Zuverlässigkeitsanforderungen vorzudringen, insbesondere bei Produkten mit relativ kleinen Lücken wie Siliziumkarbiddioden, von denen erwartet wird, dass sie ihren Marktanteil in relativ kurzer Zeit erhöhen werden. Heimische Siliziumkarbid-MOSFETs müssen hinsichtlich Technologie und Zuverlässigkeit weiter verbessert werden, um eine Massenproduktion zu erreichen.
Obwohl wir mit einer gewissen Lücke konfrontiert sind, entwickeln sich unter dem Einfluss von Marktnachfragewachstum, technologischer Verbesserung, politischer Unterstützung, globaler Kernknappheit und anderen Faktoren derzeit inländische Siliziumkarbid-Unternehmen schnell, erhöhen allmählich ihren Marktanteil und verringern die Lücke zu importierten Marken . Eine Reihe inländischer Unternehmen, darunter Tianke Heda, Basic Semiconductor, Shandong Tianyue, Shanxi Shuoke und Hantian Tiancheng, arbeiten ebenfalls auf diesem Gebiet und suchen nach Durchbrüchen.
Der GaN-Markt verdoppelt sich im Jahr 2020 und inländische GaN-Unternehmen entwickeln sich rasant
Laut Yole hat sich der Strom-GaN-Markt im Jahr 2020 verdoppelt, was das erstaunliche Wachstum von Smartphone-Schnellladegeräten unterstreicht und die Telekommunikations- und Automobilmärkte anführt. Der Markt für GaN-Equipment umfasst im Jahr 2020 46 Millionen US-Dollar, davon 28,7 Millionen US-Dollar auf Unterhaltungselektronik und der Telekommunikations- und Mobilfunkmarkt mit 9,1 Millionen US-Dollar das zweitgrößte Anwendungsfeld. Yole prognostiziert, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von GaN von 2020 bis 2026 um etwa 70 % steigen und bis 2026 1,1 Milliarden US-Dollar betragen wird. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate der Unterhaltungselektronik beträgt 69 % und erreicht 672 Millionen US-Dollar ; die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate der Telekommunikations- und Mobilfunkmärkte beträgt 71% und erreicht 223 Millionen US-Dollar; Es ist erwähnenswert, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des Automobilmarktes 185% erreichen wird. Es gibt einen Markt von 155 Millionen US-Dollar.