SiC功率半导体器件需求年增29%,X-FAB计划倍增6英寸SiC产能

日期: 2018-09-05
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摘要:Yole预计,全球SiC功率半导体市场将从2017年的3.02亿美元,快速成长至2023年的13.99亿美元,年复合成长率达29%。为满足客户对高性能功率半导体器件日益增长的需求,X-FAB计划将6英寸SiC工艺产能提高一倍。

集微网消息(文/乐川)随着提高效率成为众需求中的重中之重,并且能源成本也在不断增加,以前被认为是奇特且昂贵的碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等技术,现已变得更具性价比。此外,随着市场的增长,由于规模经济的关系,SiC或GaN晶体管和二极管在经济上也越来越具有吸引力。

功率半导体(如二极管和MOSFET)可以通过几种机制显著节省能源。与传统的硅器件相比,SiC二极管可以实现短得多的反向恢复时间,从而实现更快的开关。此外,其反向恢复电荷要少很多,从而可降低开关损耗。此外,其反向恢复电荷要少很多,从而可降低开关损耗。就其本身而言,SiC MOSFET没有传统硅IGBT关断特性中所具有的拖尾电流,因此可以将关断损耗降低多达90%,同时可以增加开关频率,从而减少对外部平波电容的依赖。此外,SiC的宽带隙特性,可使高压晶体管的沟道设计得很窄,从而使单位面积上的RDS(ON)降低,而使采用标准功率封装的SiC器件能够实现比采用同类封装的相应硅器件更低的传导损耗。

由于可同时实现低开关损耗和导通损耗,并可实现高击穿电压,因此工程师可设计具有低分布电流(即低I2R损耗)的高效高压电路。这在数据中心电源等电路中越来越重要——随着数据中心面临用户数增加、消费者对流媒体服务的需求、对云分析和存储越来越依赖,以及物联网(IoT)迅速发展的影响等趋势,服务器需要更高的功率来处理越来越多的计算负载。

根据市场研究机构Yole Développement的数据,全球SiC功率半导体市场将从2017年的3.02亿美元,快速成长至2023年的13.99亿美元,2017~2023年的市场规模年复合成长率(CAGR)为29%,推动力来自混合动力及电动汽车、电力和光伏(PV)逆变器等方面的需求。

为满足客户对高性能功率半导体器件日益增长的需求,德国模拟/混合信号和特种晶圆代工厂X-FAB计划将其位于美国德州拉伯克市的6英寸SiC工艺产能提高一倍。X-FAB被认为是第一家在6英寸晶圆上提供SiC工艺的晶圆代工厂,此次扩产也表明了其对SiC技术和代工业务模式的承诺。

为此,该公司购买了第二台加热离子注入机,将于今年底交付,并于明年第一季度开始生产(以及时满足近期的需求预期)。

X-FAB表示,其6英寸SiC工艺在功率半导体方面的优势包括高工作电压、显著降低晶体管导通电阻、更低的传输和开关损耗、扩展的工作温度范围、导热系数更高、工作频率更高、寄生电容更低等等,可使客户实现高效功率半导体器件,包括MOSFET、JFET和肖特基二极管等。

X-FAB指出,采用SiC功率器件的系统将受益于系统尺寸和重量的减小。此外,由于这类器件散热较少,与类似的功率半导体技术相比,效率更高。这些优势对于用于电动汽车、风力涡轮机和太阳转换器中使用的开关电源及电源转换器尤为关键。宽工作温度范围则提高了器件的可靠性,特别是在飞机、电动赛车和火车机车等主要工业应用中。在便携式医疗设备和混合动力电动车等应用中,减小尺寸和重量则非常关键。

“随着SiC的日益普及,我们早就认识到增加离子注入能力对于我们在SiC市场的持续制造的重要性。”X-FAB Texas首席执行官Lloyd Whetzel表示,“这只是我们针对特定SiC制造工艺改进的整体投资计划的第一步,这一步也同时展示了X-FAB对SiC行业的承诺,并保持我们在SiC代工业务中的领导地位。”

值得注意的是,由于看好功率半导体市场的增长前景,上个月日本半导体厂商罗姆也宣布在2026年3月以前投资600亿日圆(约5.6亿美元),让SiC功率半导体产能提高16倍。(校对/叨叨)

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