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零碳故事丨新动力“春风”下的第三代半导体

零碳故事丨新动力“春风”下的第三代半导体

发布时间:2023-08-06 05:19 | 来源:开云官网入口

等各类半导体零部件的需求显着削减,但广泛用于光伏、风电等范畴的功率半导体商场却反常热烈。特别是在

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  等各类半导体零部件的需求显着削减,但广泛用于光伏、风电等范畴的功率半导体商场却反常热烈。特别是在动力转型的巨大需求之下,环绕第三代半导体的加码与抢夺愈演愈烈,原有巨子纷繁扩产,新势力企图涌入。

  所谓第三代半导体,指的是以碳化硅(SiC)、氮化镓为代表的宽禁带半导体资料,与前两代半导体资料比较,具有高频、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优胜功能,因而在新动力车、光伏、风电、5G基站、高铁等范畴有着很大运用潜力。

  以SiC为例,从发电到输配电以及储能再到用电的动力转化链视角来看,其在光伏发电方面能够下降体系本钱,减小体系体积,进步输出功率;在轨迹牵引方面能够完成10%节能,进步体系功率;关于储能体系,也能够下降损耗,进步电池体系的能量密度。

  “不管是哪个运用范畴,以SiC为代表的第三代半导体运用逻辑是相通的:虽然单个器材本钱进步,但一同带来体积分量减小、体系本钱下降以及功能进步,而在最首要的新动力车职业和更广泛的工业范畴,现在SiC都是求过于供的状况,假如看未来的需求增加,首要车规商场的体量肯定要远大于工业商场,但在增加率上,包含新动力范畴在内的工业商场或许更快。”近来,英飞凌科技高档副总裁、零碳工业功率事业部大中华区负责人于代辉在承受21世纪经济报导记者专访时表明。

  本年以来,虽然半导体职业处于逆周期,但800V轿车电驱体系、高压快充桩、消费电子适配器、数据中心及通讯基站电源等细分商场的快速开展,继续推升着第三代功率半导体的商场需求。

  “低碳化与数字化浪潮是未来十年重塑世界的首要力气,高能效和互联世界将继续推进对半导体的需求,许多终端商场都能够看到微弱的结构性增加,比方在动力功率范畴,以光伏、风电为代表的可再生动力发电,以充电桩、储能为代表的电力基础设施,以及以高铁、新动力轿车、电动货车为代表的交通等。”于代辉对记者表明。

  其间,新动力车是第三代半导体资料需求量最大的运用商场,例如在800V轿车电驱体系、高压快充桩等场景中,SiC功率半导体器材能够大大减小电机操控器的体积和分量,进步能量转化功率,尤其在特斯拉“吃螃蟹”地将碳化硅模组运用到Model 3车型的逆变器和车载充电器后,其它电动轿车厂也纷繁跟进。

  不过因为产能受限,本年3月,当特斯拉宣告下世代电动车将大砍75%的SiC用量,作为职业风向标的特斯拉无疑是向商场抛出了一个重磅炸弹,不过在SiC优异功能和求过于供的商场体现下,这并没有撼动SiC的“明日之星”身份。

  与此一同,更耐高温、更耐高压以及更优的功能也让更多的工业范畴向SiC迭代。例如光伏、风电和储能逆变器,耐高压的SiC器材有望很多运用于大功率组串和集中式逆变器傍边,GaN功率器材则更多运用于至高5kW的住所用微型逆变器中,两者都能够有用进步能量转化功率,进步设备循环寿数。

  要指出的是,因为传统硅基器材价格仅为宽禁带资料的1/4到1/3,关于许多把顶尖功能和外形要素放在非必须方位的运用,硅基半导体依然颇具竞赛力。

  于代辉告知记者,在硅基功率半导体芯片等运用范畴,伴跟着芯片和封装技能不断进步,硅器材的功能和功率密度越来越高,而且在针对不同运用开发产品时,能够进行特别优化处理以进步其在体系中的体现,然后更进一步地进步体系功能和性价比。

  “因而第三代半导体的开展进程,必定是与硅器材相伴而行,在技能开展的一同,还有针对不同运用的大规划商业化价值要素的考量,希望第三代器材很快在所有运用场景中代替硅器材是不现实的。”于代辉表明。

  不过这并不影响新动力范畴运用的炽热。以英飞凌为例,依据最新的2023财年第二季度财报,到2023年3月31日,英飞凌当季收入同比增加25%到达41.19亿欧元,其间,轿车和工业电源商场作为首要支撑,现已协助英飞凌成绩却接连多个季度坚持坚硬,也因而在消费电子商场继续未见回暖的情况下,英飞凌仍是将2023年的收入预期从155亿欧元进步至165亿欧元。

  本年4月,英飞凌将四大事务部分之一的工业功率操控事业部更名为零碳工业功率事业部,作为该部分大中华区负责人的于代辉也向记者直言道,绿色动力是其事务增加的要害驱动力,覆盖了从发电到输电、再到储能和用电的电力职业工业链各环节,运用范畴触及可再生动力、电动轿车充电、工业电源、列车、电动商用车辆和家用电器等。

  他介绍道:“据预算,在风电范畴,英飞凌的产品在国内超越87,000台风力发电机上都有运用,这些风力发电机的年发电量可满意4.7亿人的居民用电需求,大概是占1/3的总人口。在太阳能发电范畴,英飞凌的产品也运用于总计超越160GW的光伏发电机组中,装机容量约等于7座三峡水电站。”

  依据世界动力署在《2023年电力商场陈述》,虽然全球电力需求继续提速上升,但全球与发电相关的碳排放量在2023~2025年间将趋于平稳,可再生动力和核能将满意90%以上的增量电力需求。其间,可再生动力在全球电力结构中的占比将从2022年29%上升到2025年35%。

  迸发的可再生动力怎么更好地融入减碳规划,实践上对从动力出产、运送、储存到运用的各个环节都提出更高的要求。“碳化硅器材的运用潜力贯穿于整个动力转化链,能够为链条中的许多运用,供给功能改进的空间,为完生长时间的全球节能方针做出巨大奉献。”于代辉剖析指出。

  世界动力署猜测,2030年全球光伏动力会到达5000GW。现在全球的装机容量不到1000GW。这意味着在未来的七八年内,均匀每年光伏动力的装机容量要到达500GW,风电大概在2030年完成3000GW,未来新动力范畴的出资估计会到达6000亿美金。另外在储能需求上,世界动力署预估在到2030年就会有660GW的储能需求,一同跟着新动力车的不断遍及,还会制作超越3200万的充电桩,这也意味着第三代半导体在新动力范畴有足够大的商场需求接受。

  职业组织CASA Research数据显现,2020年碳化硅功率器材在光伏逆变器的浸透率为10%,跟着光伏电压等级的进步,碳化硅功率器材的浸透率将不断进步,估计2048年将到达85%的浸透率。

  商场研究组织TrendForce也在《2023 SiC功率半导体商场剖析陈述》指出,头部半导体厂商等与轿车、动力厂商合作项目明朗化将推进2023年全体SiC功率元件商场规划达22.8亿美元,年生长41.4%。一同,受惠于下流运用商场的微弱需求,TrendForce预期,至2026年SiC功率元件商场规划可望达53.3亿美元,其干流运用仍倚重电动轿车及可再生动力。

  而在谈到部分更名时,于代辉则对记者表明,“动力供给和出行的低碳化将进一步加快可再生动力、电网扩展和充电基础设施的增加,咱们在风能和太阳能范畴处于领先地位,公司的功率半导体为整个动力转化链树立了更高的功率规范。这代表着巨大的增加潜力,咱们也正凭借此次更名为这一潜力正名。”

  值得注意的是,不管是新动力车,仍是风景储能,我国都是最大的商场,而这也相同反映在第三代半导体需求上。

  例如,在英飞凌的全球营收结构中,大中华区成为英飞凌事务增加的首要奉献力气,其2022财年142亿欧元收入中,大中华区奉献37%,是英飞凌营收占比最高的区域。

  “我国在新动力轿车、风电、光伏等许多新式职业领跑商场,而英飞凌的定位是供给体系解决方案,因而咱们会亲近重视商场呈现的新运用时机,并经过整合全球资源和组本钱地化的运用体系方案团队,协助本乡客户掌握商场时机快速生长。”于代辉对记者表明。

  一同,包含英飞凌、意法半导体安森美在内的各大半导体厂商都纷繁赶紧布局和扩展相关产能,轰轰烈烈的SiC扩产之风仍在继续席卷全球。此外,各大半导体巨子纷繁牵手国内供货商,多元化供给链成为SiC晶圆和晶锭的安稳供给的保证。

  “咱们对中长时间的需求有决心,而且它超越了职业现在可用和长时间猜测产能,咱们客户当时的需求以及预期需求也远远超越了咱们现在的产能。”于代辉表明。英飞凌方案到2027年SiC产能增加10倍,SiC事务销售额将增加至约30亿欧元,并在未来十年内将公司在碳化硅范畴的商场比例进步到30%。

  在实践事务布局上,2022年,英飞凌宣告马来西亚居林工厂出资逾20亿欧元制作第三个厂区,扩展碳化硅和氮化镓等宽禁带半导体的产能,新工厂方案于2024年投产。一同,坐落奥地利的菲拉赫工厂将经过对现有硅设备进行改造等方法,将现有的150毫米和200毫米硅出产线转化为碳化硅和氮化嫁出产线月,英飞凌还别离与国内碳化硅资料供货商天科合达、天岳先进签定长时间协议,以获取高质量且具有竞赛力的6英寸SiC晶圆和晶锭,两家公司的供给量皆估计将占到英飞凌长时间需求量的两位数比例。

  “比较于传统硅基芯片,SiC是最近二十年才呈现的新技能,商场需求甚至格式也还在改变中,包含国内厂商也能够有一些后发优势,而未来SiC商场的竞赛,首要仍是环绕技能立异,其次便是产能的灵敏度,比方疫情中新动力车的消费需求下滑时,企业或许就需要将产能切换到比如居家场景中的一些产品,当新的需求呈现,企业的产能能不能跟上,规划效应便是一个很重要的优势。”于代辉对记者表明。

  “咱们也会依据商场的动态改变不断调整本乡战略,以习惯商场和客户开展的需求。只要真实成为碳化硅技能的立异合作伙伴,针对商场需求和客户遇到的应战供给终究的解决方案才干走的更远。”于代辉弥补道。

  立异开展论坛”上,科学技能部副部长相里斌表明,以碳化硅、氮化镓为代表的

  一同,将人类推进了信息时代。八十年代开端,以碳化硅SiC、氮化镓GaN为代表的

  资料引发全球注目。因为其具有禁带宽、击穿电场强度高、饱满电子迁移率高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强等长处,可广泛运用于

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