Các thiết bị điện là thành phần cốt lõi của chất bán dẫn xe năng lượng mới và là yếu tố then chốt để nâng cao giá trị. Với sự phát triển của các phương tiện năng lượng mới, nhu cầu về các thiết bị điện ngày càng tăng, điều này đã trở thành một điểm phát triển mới cho các thiết bị bán dẫn công suất. Các thiết bị công suất phổ biến nhất là IGBT, SiC và GaN, đặc biệt là các chất bán dẫn thế hệ thứ ba. Từ việc khởi xướng dự án, gây quỹ và xây dựng nhà máy đến giới thiệu và sản xuất thiết bị, mỗi bước của một thiết bị công suất nhỏ đều thu hút được sự quan tâm rộng rãi của ngành công nghiệp. Điều đó đủ cho thấy dư luận lạc quan về triển vọng phát triển của các thiết bị điện, cũng như kỳ vọng vào các nhà sản xuất thiết bị điện trong nước. May mắn thay, nhiều nhà sản xuất IGBT, SiC và GaN trong nước đã lần lượt nhận được tin tốt về" vận hành" ;, để chúng ta ngày càng cách xa các nhà sản xuất tiên tiến trên thế giới' , và chúng ta có thể hy vọng sẽ có mặt trong làn sóng phương tiện năng lượng mới. Bắt xe đưa đón.
Các nhà sản xuất thiết bị điện trong nước đã bước sang một giai đoạn mới là" vận hành thử"
Vào ngày 5 tháng 6, dự án GaN Tô Châu, 8 inch dựa trên silicon của Innosec' Giai đoạn I đã chính thức được đưa vào sản xuất. Dự án dự kiến đầu tư 8 tỷ nhân dân tệ. Việc xây dựng nhà máy và thiết bị chuyển đến sẽ được hoàn thành vào năm 2020, và việc sản xuất hàng loạt sẽ bắt đầu vào ngày hôm nay, trở thành công ty đầu tiên trên thế giới đạt được sản xuất hàng loạt gallium nitride 8 inch dựa trên silicon. Năng lực sản xuất sẽ tăng dần sau khi sản xuất. Đến cuối năm 2021, công suất sản xuất đạt 6.000 tấm wafer / tháng. Sau khi dự án hoàn thành vào cuối năm 2022, nhà máy Tô Châu sẽ đạt công suất sản xuất hàng năm là 780.000 tấm gali nitride 8 inch làm từ silicon, với giá trị sản lượng hàng năm ước tính là 15 tỷ nhân dân tệ.
Innosec (Zhuhai) Technology Co., Ltd. được thành lập vào ngày 12 tháng 12 năm 2015. Vào tháng 11 năm 2017, lễ vận hành" dây chuyền sản xuất gallium nitride 8 inch dựa trên silicon" được tổ chức tại Chu Hải. Vào tháng 6 năm 2018, công ty đã phát hành sản phẩm điện năng WLCSP làm từ gali nitride 8 inch đầu tiên trên thế giới' Vào tháng 6 năm 2018, lễ khởi công Cơ sở bán dẫn băng tần rộng Tô Châu đã được tổ chức tại Khu công nghệ cao Fenhu, thành phố Ngô Giang.
Sáng 23/6, Sanan Semiconductor ở Trường Sa, Hồ Nam đã chính thức lên đèn và đi vào sản xuất. Điểm nổi bật nhất của cơ sở này là nó là chuỗi công nghiệp silicon carbide tích hợp theo chiều dọc trong nước đầu tiên và thứ ba trên toàn cầu bao gồm vật liệu nền, tăng trưởng biểu mô, sản xuất wafer, đóng gói và thử nghiệm. Hunan San' một dự án SiC bán dẫn có tổng vốn đầu tư là 16 tỷ nhân dân tệ. Kể từ khi khởi công vào tháng 7 năm 2020, siêu nhà máy với sản lượng hàng tháng 30.000 tấm silicon cacbua 6 inch đã được hoàn thành và đi vào sản xuất. Bước tiếp theo trong quá trình sản xuất là gỡ lỗi và ghi lại quy trình. Sau khi hoàn thành, cơ sở bán dẫn Hồ Nam San'an dự kiến sẽ đạt doanh thu hàng năm 12 tỷ nhân dân tệ.
Xiamen Sanan Integration được thành lập vào tháng 5 năm 2014 và bắt đầu mở rộng sang các chất bán dẫn phức hợp cao cấp vào năm 2015. Vào cuối năm 2018, Sanan Integration đã phát hành nền tảng quy trình SiC, trở thành mạch tích hợp bán dẫn phức hợp 6 inch thương mại đầu tiên trong nước. sản xuất hàng loạt đáng kể. Nền tảng sản xuất.
Cho đến nay, Sanan Integrated đã đưa ra các công nghệ quy trình tiên tiến cho các ứng dụng RF như GaAs HBT và pHEMT trong lĩnh vực vi sóng và tần số vô tuyến, đồng thời đã xây dựng một dây chuyền sản xuất wafer phức hợp 4 inch, 6 giờ chuyên nghiệp và quy mô lớn. Trong lĩnh vực điện tử công suất, điốt điện SiC và các thiết bị điện gali nitride dựa trên silicon với độ tin cậy cao và mật độ công suất lớn đã được giới thiệu.
Chiều ngày 23/6, tại cơ sở sản xuất Sun.King IGBT, đã diễn ra thành công lễ hoàn thành và vận hành dây chuyền sản xuất IGBT bán dẫn Sun.King Châu Á Thái Bình Dương, công ty con của Sun.King Technology, đã được tổ chức thành công tại cơ sở sản xuất IGBT của Sun.King, đánh dấu dây chuyền sản xuất IGBT của hãng đã bước vào giai đoạn sản xuất thử nghiệm. Dự án IGBT của Sunjing Technology&# 39 có kế hoạch xây dựng 2 dây chuyền sản xuất quy trình mặt sau chip IGBT và 5 dây chuyền sản xuất thử nghiệm và đóng gói mô-đun IGBT. Sau khi hoàn thành, công suất sản xuất hàng năm sẽ đạt 2 triệu sản phẩm mô-đun IGBT.
Điều này được hiểu rằng Sunjing Technology đã chính thức khởi động dự án IGBT công nghệ của riêng mình vào tháng 3 năm 2019. Sau đó, vào tháng 7 năm 2019, dự án Sun.King IGBT chính thức được ký kết và định cư tại Jiashan. Vào tháng 6 năm 2020, việc xây dựng cơ sở sản xuất IGBT Sun.King đã được bắt đầu. Vào tháng 9 cùng năm, sản phẩm mô-đun và chip IGBT đầu tiên của Sun.King' đã chính thức ra mắt. Các ứng dụng sản phẩm IGBT của công ty&# 39 sẽ bao gồm các trường điện áp thấp và trung áp từ 600V đến 1700V và nhắm mục tiêu đến các thị trường xe điện, năng lượng gió quang điện và chuyển đổi tần số công nghiệp.
Đầu tháng 3 năm nay, Zhang Penggang, Phó chủ tịch cấp cao phụ trách bán hàng toàn cầu của Nexperia Semiconductor, cho biết trong một cuộc phỏng vấn độc quyền với CCTV rằng Wingtech Nexperia' s wafer fab 12 inch ở Lingang, Thượng Hải đã phá sản vào tháng 1 năm nay và sẽ bắt đầu vào năm 2022. Nó được đưa vào sản xuất vào tháng 7 năm 2007, và năng lực sản xuất dự kiến đạt 400.000 tấm wafer mỗi năm. Nexperia tập trung vào sản xuất, thiết kế và bán các thiết bị rời, thiết bị logic và thiết bị MOSFET.
Chip nguồn IGBT đi vào 12 inch
Hiện tại, IGBT có hiệu suất và mức độ trưởng thành về chi phí cao hơn trong hầu hết các tình huống ứng dụng công suất cao và chúng ta không thể làm được nếu không có IGBT trong một thời gian. Hơn nữa, các thiết bị công suất IGBT cũng đã bắt đầu phát triển hoàn toàn thành chip cấp ô tô. Theo báo cáo tài chính của Star Semiconductor' vào năm 2020, các mô-đun IGBT cấp ô tô được sản xuất bằng chip riêng của Star Semiconductor' sẽ hỗ trợ hơn 200.000 ô tô trên thị trường toàn cầu. Theo dự báo của Stratview Research' về thị trường IGBT, người ta ước tính rằng thị trường IGBT có thể có tốc độ tăng trưởng kép hàng năm ổn định là 4,5% từ năm 2020 đến năm 2025.
Ở bài viết trước" IGBT trong nước, sức mạnh là gì?" ;, tác giả cũng đã giới thiệu về sức mạnh của IGBT trong nước. Trong số đó, điều đáng nói là IGBT là hãng phụ thuộc rất nhiều vào các chi tiết của dây chuyền sản xuất. Lấy báo cáo của chính Infineon làm ví dụ, cùng một thiết kế, hiệu suất của các sản phẩm được sản xuất trên dây chuyền sản xuất wafer 6 inch và 8 inch Sự khác biệt là rất lớn, và hiệu suất của các sản phẩm được sản xuất trên hai dây chuyền sản xuất wafer 8 inch giống nhau cũng rất khác. Điều này có nghĩa là công ty thiết kế không thể đứng một mình ngoài sự hỗ trợ của xưởng đúc.
Và Star Semiconductor, công ty IGBT hàng đầu, cũng đã hợp tác chặt chẽ với Hua Hong trong xưởng đúc chip IGBT. Vào ngày 24 tháng 6, Hua Hong Semiconductor đã hợp tác với Star Semiconductor để tạo ra chip IGBT cấp ô tô và IGBT 12 inch để đạt được sản xuất hàng loạt. Con chip IGBT này đã vượt qua kiểm định sản phẩm của các công ty ô tô đầu cuối và đã gia nhập thị trường ứng dụng ô tô như bộ nguồn. Lô hàng IGBT cộng dồn của hai bên đã vượt quá 250.000 tấm wafer 8 inch tương đương.
Vào năm 2020, Hua Hong Semiconductor đã giới thiệu công nghệ IGBT 8 inch vào dây chuyền sản xuất 12 inch. Sau chưa đầy một năm nghiên cứu và phát triển, nó đã thiết lập thành công quy trình sản xuất wafer IGBT trên dây chuyền sản xuất 12 inch. Một công ty đúc wafer thuần túy sản xuất hàng loạt IGBT chặn cổng rãnh tiên tiến (FS, Field Stop) với dây chuyền sản xuất 12 inch.
Và việc nâng cao năng lực sản xuất của nhà máy Wuxi' đang được tăng tốc. Nhà máy 12 inch ở Wuxi của Hua Hong' sẽ đóng góp 54,6 triệu USD doanh thu bán hàng trong quý 1 năm 2020, chiếm 17,9% tổng doanh thu, tăng 53,1% so với quý trước. Hiện tại, nhà máy 12 inch ở Wuxi có công suất sản xuất hàng tháng hơn 40.000 sản phẩm, trong đó 18.000 sản phẩm là thiết bị điện, 10.000 sản phẩm dành cho Flash và CIS nhúng, cùng một số lượng nhỏ các sản phẩm khác. Công ty bắt đầu đẩy nhanh kế hoạch mở rộng nhà máy 12 inch ở Wuxi từ năm ngoái. Người ta ước tính rằng năng lực sản xuất hàng tháng sẽ đạt 65.000 chiếc vào cuối năm nay và dự kiến sẽ vượt 80.000 chiếc vào giữa năm 2022.
Hiện tại, dây chuyền sản xuất các sản phẩm IGBT có giá cạnh tranh nhất là 8 inch và 12 inch, và nhà sản xuất hàng đầu là Infineon. Phần lớn các nhà sản xuất wafer trong nước vẫn đang ở giai đoạn sản xuất các sản phẩm 6 inch. Hiện tại, BYD, Zhuzhou CRRC Times, Shanghai Advanced, Huahong Grace, Silan Micro, v.v. đã đạt được sản xuất hàng loạt các sản phẩm 8 inch tại Trung Quốc và dây chuyền sản xuất chip 12 inch đầu tiên của Silan Micro đã chính thức được triển khai vào tháng 12 năm 2020. Đưa vào sản xuất.
China Resources Micro cũng đang mở rộng dây chuyền sản xuất 12 inch. Vào ngày 7 tháng 6 năm 2020, công ty thông báo rằng công ty và giai đoạn hai của Big Fund và Chongqing Xiyong sẽ đầu tư lần lượt 9,5, 1,65 và 2,4 tỷ nhân dân tệ để thành lập Runxi Microelectronics. Dự án này Với vốn đầu tư khoảng 7,55 tỷ nhân dân tệ, nó sẽ hình thành công suất sản xuất tấm bán dẫn điện cao cấp 12 inch 30.000 / tháng sau khi hoàn thành, và hỗ trợ khả năng xử lý màng mỏng và màng mỏng 12 inch. Dây chuyền sản xuất sẽ áp dụng quy trình 90nm và chủ yếu sản xuất các sản phẩm bán dẫn công suất như MOSFET, IGBT và chip quản lý nguồn, để chuẩn bị bước vào lĩnh vực điều khiển công nghiệp và điện tử ô tô.
Có thể thấy, các nhà sản xuất IGBT trong nước đã dần bắt kịp 12 inch. Thực tế đã chứng minh rằng các nhà sản xuất IGBT trong nước chỉ cần làm việc chăm chỉ để liên tục cải thiện hiệu suất và chất lượng, và tương lai có thể được mong đợi.
SiC với nhiều lợi thế, chúng ta vẫn cần phải đối mặt với những khó khăn để bắt kịp
Ngoài việc được sử dụng rộng rãi trong các bộ biến tần quang điện, nguồn cung cấp điện công nghiệp và thị trường cọc sạc, các thiết bị điện SiC còn được kích thích bởi sự ra đời nhanh chóng của các nhà sản xuất xe năng lượng mới. Các đặc tính của suy hao chuyển mạch thấp, tần số đóng cắt cao và khả năng chịu nhiệt độ cao làm cho SiC trở thành một lý tưởng thỏa mãn cho các yêu cầu của xe điện. SiC đã tăng hiệu suất của các thiết bị điện lên hơn 2% và các thiết bị sử dụng năng lượng dựa trên SiC đã giảm trọng lượng 6 kg và có thể đảm bảo tăng 30% quãng đường đi của xe.
Báo cáo của Yole cho biết đến năm 2024, thị trường toàn cầu cho các thiết bị điện SiC cấp ô tô dự kiến đạt 1,93 tỷ đô la Mỹ, tương ứng với tốc độ tăng trưởng kép 29% trong giai đoạn 2018-2024. Tỷ lệ tăng trưởng kép của các ứng dụng thiết bị điện SiC từ năm 2017 đến năm 2023 là 27%, trong đó tỷ lệ tăng trưởng kép của xe điện và xe hybrid là 81%, và tỷ lệ tăng trưởng kép của cọc sạc / trạm sạc là 58%.
Nhưng nguyên nhân cốt lõi khiến SiC chưa thực sự bùng nổ là giá quá cao. So với các thiết bị Si, giá của SiC thường cao hơn vài lần. Mặc dù hầu hết các bộ sạc, bộ biến tần, bộ chuyển đổi DC-DC và xe điện hiện đang sử dụng chip silicon, hầu hết các nhà cung cấp trên thị trường đều nhận thấy nhu cầu thay thế từ các OEM và các nhà cung cấp chính và phụ trong ngành ô tô. Các nhà cung cấp thị trường như Infineon Technologies, ST và NXP đang đặt cược rất nhiều vào chất bán dẫn công suất SiC cho thị trường ô tô. Nhiều nhà sản xuất SiC cũng đã ký các thỏa thuận cung cấp kéo dài nhiều năm với các nhà cung cấp tấm wafer Cree / Wolfspeed và SiCrystal.
SiC có quá nhiều đặc tính ưu việt, thị trường là đại dương xanh. Tuy nhiên, theo các nhà hoạt động trong ngành, vẫn còn nhiều khoảng cách giữa ngành SiC của Trung Quốc' và các thương hiệu nhập khẩu về chất nền, chất kết dính và thiết bị:
Từ quan điểm của chất nền, đế silicon cacbua 4 inch trong nước tương đối gần với chất lượng nước ngoài và đã bắt đầu được sử dụng theo lô trong một số thiết bị thương hiệu trong nước. Tấm nền 6 inch đã được sản xuất hàng loạt ở nước ngoài và nó vẫn đang trong giai đoạn xác minh tương đối sớm ở Trung Quốc. Chất nền 8 inch có thể đã được phát triển ở Trung Quốc và các thương hiệu nước ngoài như Cree dự kiến sẽ sản xuất hàng loạt vào năm 2023. Nói chung, có một khoảng cách lớn giữa các quốc gia trong nước và nước ngoài ở cấp độ nguyên liệu.
Đối với khía cạnh biểu mô, khó khăn tổng thể của sản xuất biểu mô và các yêu cầu về kiểm soát khuyết tật cao hơn so với chất nền. Các tấm wafer hình tròn 4 inch trong nước đã có một số ứng dụng quy mô lớn. Trong hai năm qua, hiệu suất của tấm wafer hình tròn 4 inch đã được cải thiện hơn nữa với phản hồi xác minh từ phía ứng dụng thị trường. Tấm nền 6 inch mới bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt và các chuyên gia trong ngành chỉ ra rằng cần phải đầu tư thêm nguồn lực để thu hẹp khoảng cách với nước ngoài.
Về thiết bị, các thương hiệu nhập khẩu chiếm phần lớn thị phần toàn bộ silicon cacbua, đặc biệt là trong các lĩnh vực tương đối cao cấp như máy chủ cấp nguồn trên bo mạch và bộ cấp nguồn truyền thông. Theo xu hướng thay thế chung trong nước, các thương hiệu trong nước đã bắt đầu thâm nhập vào một số lĩnh vực có yêu cầu độ tin cậy tương đối cao, đặc biệt đối với các sản phẩm có khoảng cách tương đối nhỏ như điốt cacbua silicon, dự kiến sẽ tăng thị phần trong thời gian tương đối ngắn. Các MOSFET silic cacbua trong nước cần được cải thiện hơn nữa về công nghệ và độ tin cậy để có thể sản xuất hàng loạt.
Mặc dù chúng ta đang phải đối mặt với một khoảng cách nhất định, nhưng dưới tác động của tăng trưởng nhu cầu thị trường, cải tiến công nghệ, hỗ trợ chính sách, sự thiếu hụt cốt lõi toàn cầu và các yếu tố khác, các công ty silicon cacbua trong nước hiện đang phát triển nhanh chóng, tăng dần thị phần và thu hẹp khoảng cách với các thương hiệu nhập khẩu . Một số công ty trong nước, bao gồm Tianke Heda, Basic Semiconductor, Shandong Tianyue, Shanxi Shuoke và Hantian Tiancheng, cũng đang phát triển trong lĩnh vực này và tìm kiếm những bước đột phá.
Thị trường GaN tăng gấp đôi vào năm 2020 và các công ty GaN trong nước đang phát triển nhanh chóng
Theo Yole, thị trường GaN năng lượng đã tăng gấp đôi vào năm 2020, đánh dấu sự tăng trưởng đáng kinh ngạc của bộ sạc nhanh điện thoại thông minh và dẫn đầu thị trường viễn thông và ô tô. Năm 2020, thị trường thiết bị GaN có 46 triệu đô la Mỹ, trong đó điện tử tiêu dùng chiếm 28,7 triệu đô la Mỹ, và thị trường viễn thông và di động chiếm lĩnh vực ứng dụng lớn thứ hai với 9,1 triệu đô la Mỹ. Yole dự đoán rằng tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của GaN từ năm 2020 đến năm 2026 sẽ tăng khoảng 70% và dự kiến là 1,1 tỷ đô la vào năm 2026. Tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của ngành điện tử tiêu dùng là 69%, đạt 672 triệu đô la Mỹ ; tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của thị trường viễn thông và di động là 71%, đạt 223 triệu đô la Mỹ; Điều đáng nói là tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của thị trường ô tô sẽ đạt 185%, Có thị trường 155 triệu đô la Mỹ.