O SIC se tornou um novo ponto de venda para automóveis, e o preço deve cair para menos de 3 vezes o do IGBT nos próximos cinco anos
Jul 04,2022
Como um importante dispositivo incremental para eletrificação automotiva, os dispositivos de energia se beneficiaram do rápido crescimento do mercado a jusante nos últimos anos. Entre eles, o IGBT e o SIC estão os representantes dos dispositivos de segunda e terceira geração, respectivamente, e a batalha entre os dois nunca parou. , Em comparação com o IGBT, o SIC tem vantagens óbvias em ampla lacuna de banda, campo elétrico de quebra, condutividade térmica e temperatura operacional. Substituir o IGBT parece ser uma nova tendência. Alguns OEMs poderosos já implantaram modelos IGBT e SIC ao mesmo tempo.
No entanto, o SIC também tem algumas deficiências ", apenas em termos de tecnologia, podemos estudar tecnologias muito avançadas e materiais avançados em laboratório, mas da perspectiva de fazer negócios, é impossível falar sobre perspectivas de negócios (sic) e futuro sem Custo. No mercado, o custo é alto demais para ser implementado. " Um insider da microeletrônica de Cui Zhan, "o desempenho material do SIC é melhor que o de SI, e não será popularizado até que seu custo seja reduzido o suficiente. Prevemos que o custo do SiC será o valor de toda a SIC O sistema de acionamento elétrico só pode ser melhorado quando o custo é reduzido para cerca do dobro do custo da SI. ”
Sic no carro para acelerar
O SIC é um dos representantes da terceira geração de semicondutores. Possui vantagens óbvias sobre os materiais baseados em SI em quatro indicadores-chave, como ampla lacuna de banda, campo elétrico de quebra, condutividade térmica e temperatura operacional. Infineon acredita que a lacuna da banda do SiC é melhor que a de Si. É 3 vezes maior e pode ser convertido em 10 vezes o campo elétrico de quebra; A condutividade térmica também é 3 vezes a do SI, que suporta operação de alta temperatura a 200 ° C, enquanto o Si é de 150 ° C, e o SiC é mais adequado para trabalhar em ambientes agressivos, como veículos. Portanto, o SIC considerou uma excelente alternativa ao SI em dispositivos de energia.
No entanto, o SIC também tem algumas deficiências ", apenas em termos de tecnologia, podemos estudar tecnologias muito avançadas e materiais avançados em laboratório, mas da perspectiva de fazer negócios, é impossível falar sobre perspectivas de negócios (sic) e futuro sem Custo. No mercado, o custo é alto demais para ser implementado. " Um insider da microeletrônica de Cui Zhan, "o desempenho material do SIC é melhor que o de SI, e não será popularizado até que seu custo seja reduzido o suficiente. Prevemos que o custo do SiC será o valor de toda a SIC O sistema de acionamento elétrico só pode ser melhorado quando o custo é reduzido para cerca do dobro do custo da SI. ”
Sic no carro para acelerar
O SIC é um dos representantes da terceira geração de semicondutores. Possui vantagens óbvias sobre os materiais baseados em SI em quatro indicadores-chave, como ampla lacuna de banda, campo elétrico de quebra, condutividade térmica e temperatura operacional. Infineon acredita que a lacuna da banda do SiC é melhor que a de Si. É 3 vezes maior e pode ser convertido em 10 vezes o campo elétrico de quebra; A condutividade térmica também é 3 vezes a do SI, que suporta operação de alta temperatura a 200 ° C, enquanto o Si é de 150 ° C, e o SiC é mais adequado para trabalhar em ambientes agressivos, como veículos. Portanto, o SIC considerou uma excelente alternativa ao SI em dispositivos de energia.
Comparação de 4 propriedades principais de materiais baseados em SIC e SI
De acordo com os dados divulgados pelo fórum PSIC, em comparação com o IGBTS, o volume de dispositivos SiC pode ser reduzido para mais de 1/3 do IGBTS, o peso pode ser reduzido em mais de 40%e o consumo de energia do SiC Os dispositivos podem ser reduzidos em mais de 60% em diferentes condições de trabalho. Os especialistas do setor acreditam que a substituição de IGBT pelo SIC pode melhorar a eficiência do inversor em 3-8%. "No futuro, o SIC substituirá o IGBT, que é a tendência de desenvolvimento". Liu Bo, engenheiro-chefe do Wei Rui Electric Project, também disse que os modelos que usam dispositivos SiC podem obter um aumento de 3% a 5% na faixa de cruzeiro.
Deve -se ressaltar que a demanda por carregamento rápido e uma longa duração da bateria de veículos elétricos também está promovendo o desenvolvimento acelerado de dispositivos SiC. O tempo de reabastecimento de energia longa e a ansiedade de quilometragem ainda são um dos fatores que afetam o consumo de veículos elétricos. Devido à capacidade de tensão relativamente limitada dos IGBTs, a tensão das plataformas de carregamento rápido principal é principalmente de 400V. Para alcançar o reabastecimento de energia em um tempo mais curto, plataformas de carregamento de 800V e 1200V, tornou-se uma nova direção de pesquisa e aplicação, e a capacidade de tensão de resistência mais forte da SIC está tornando-a uma nova opção para plataformas de carregamento de alta tensão no futuro.
Yole, uma agência de análise e consultoria de mercado, acredita que, impulsionado pelo forte mercado de veículos elétricos, o mercado do SIC mostrará uma alta tendência de crescimento nos próximos anos, e o tamanho do mercado dos dispositivos SiC também aumentará de US $ 1 bilhão em 2021 Para US $ 7 bilhões em 2027. As empresas da SiC Industry Chain inauguram um período de alto crescimento de receita.
Entende-se que Tesla Modelo 3, Byd Han, Weilai Es7/Et7/Et5, Xiaopeng G9, Genie Smart, Wuling Capgemini Hybrid e Wuling Star Hybrid estão atualmente usando ou tentando usar dispositivos SiC, que são usados em inversores, a bordo Chargers (OBC), conversores DC/DC e outros componentes. Chen Dongpo, vice-gerente geral da Sanan Optoelectronics, acredita que de 2023 a 2024, os dispositivos SiC serão basicamente introduzidos em modelos de longo alcance, e a taxa de penetração pode atingir 40%.
Beneficiando -se do boom do mercado, as empresas domésticas da Indústria da SiC vêm aumentando sua tecnologia e layout no mercado nos últimos anos. Desde 2022, a dinâmica de mercado relevante no campo SIC aumentou significativamente. Entre eles, os inversores usos começaram a produção e remessas em massa; A montagem de acionamento elétrico de 200kW SIC, divulgada pela Rui Electric, está offline em 21 de junho; O BYD Semiconductor lançou um novo módulo de potência 1200V 1040A SIC; A XINTA Electronics concluiu dezenas de milhões de yuan em financiamento de redondo de anjo e desenvolveu os MOSFETs SIC de veículos de grau de veículo de forma doméstica, Xinyue, pode acelerar a promoção de 240.000 projetos de lasca de siCer de 60.000 e 240.000 de 8 polegadas, que devem ser colocados em produção até o final de maio do próximo ano; Catl, que se concentra principalmente em baterias de energia, também entrou no campo SIC investindo em Tianke; China Recursos Microeletronics, Sanan Optoeletrônica, Semicondutores Estrelas, Tecnologia Xinrui, Tony Electronics, New Clean Energy e outras empresas também estão acelerando tecnologias relacionadas à SIC e reservas de produtos.
O custo excessivo ainda é o maior obstáculo
De fato, a aplicação do SiC no campo semicondutores pode ser rastreada até o meio do século passado, e Cree vem promovendo o desenvolvimento da tecnologia de dispositivos de energia SIC desde o seu estabelecimento em 1987, mas comparado aos produtos baseados em Si, o O desenvolvimento do SIC sempre foi mais lento.
Atualmente, baseado em Si é um material maduro e eficiente no campo semicondutor. Possui um ambiente de negócios maduro e instalações industriais completas, o que traz um custo de uso mais baixo. De acordo com a pesquisa em prospecto da silício, o preço de bolas de polimento baseado em SI de 6 e 8 polegadas em 2021 será de cerca de 89 yuan/peça e 210 yuan/peça, respectivamente; enquanto o preço dos substratos SiC é alto. De acordo com dados da Wolfspeed e de outras instituições, o SIC de 4 polegadas, o preço do substrato é de 2000-3000 yuan/peça, e o preço de 6 polegadas é de 6000-8000 yuan/peça. Sob o mesmo tamanho, o preço do substrato SiC é 30 vezes o de wafer de polimento baseado em SI e cerca de 70% dos substratos SiC no mundo estão na capacidade inferior das mãos de Cree.
Mesmo que um único substrato SiC possa produzir mais chips, o preço dos dispositivos SiC é muito maior que o dos IGBTs após ser produzido como produtos acabados. Os insiders da indústria disseram: "O preço dos MOSFETs do SiC é mais de 8 vezes o dos IGBTs do mesmo nível, e o custo é muito alto. É uma razão importante para a dificuldade de promover o SIC". Insiders da Cui Zhan Microeletronics também têm a mesma visão, eles acreditam: "Somente em termos de tecnologia, podemos estudar tecnologia muito avançada e materiais avançados em laboratório, mas, ao fazer negócios do ponto de vista, além do custo, ele É impossível falar sobre as perspectivas de negócios (sic) e o mercado futuro, e o custo é alto demais para ser implementado. ”
De acordo com as informações públicas, entre os veículos elétricos puros atuais, o custo da bateria é o mais alto, representando cerca de 40% do custo de todo o veículo; O segundo é o IGBT, que representa cerca de 8% do custo. Se todos os materiais SiC forem utilizados, o custo do dispositivo de energia de um único veículo será comparável ao da bateria. , "Esta é uma pressão de custo insuportável para OEMs". Insiders da indústria disseram.
Cui Zhan Microeletronics Insiders analisaram ainda que "o sic não é adequado para todos os modelos. Para modelos de médio a ponta com longa duração da bateria, o SIC tem a oportunidade de entrar no carro. Atualmente, os modelos equipados com dispositivos SiC são Basicamente, carros com um preço de mais de 250.000 yuan., A maioria dos preços é de cerca de 400.000 yuans. Alguns carros domésticos da classe A também usarão o SIC para aumentar seu ponto de venda. No A00, A0 e outros modelos, o SIC quase nunca é usado , mas igbts. ”
Entende -se que, mesmo que os IGBTs sejam usados, os OEMs estão fazendo o possível para reduzir custos. Como representante dos novos veículos de energia da classe A00, Wuling Hongguang Mini EV se concentra no desempenho de alto custo. Um relatório de desmantelamento da Universidade de Nagoya, no Japão, mostra que, para reduzir o custo do IGBTS, o carro omite o dispositivo de recuperação de energia cinética para reduzir a quantidade de IGBT usada e, ao mesmo tempo produtos; e usa o resfriamento de ar em vez de soluções de resfriamento de água convencionais no dispositivo de dissipação de calor, reduzindo assim o custo geral do uso do IGBT do carro.
Obviamente, não é adequado usar dispositivos SiC de alto custo para modelos econômicos. Mesmo para modelos de médio a ponta, o SIC não é usado para todo o veículo, mas apenas parcialmente. Especialistas do setor também disseram: "Não é simples pensar que o SIC é mais eficiente que o IGBT. Avançado, os dois estão coexistindo, o SIC substituindo o IGBT depende da estrutura de custos, que requer um processo".
No futuro, à medida que o custo continua a diminuir, os insiders de microeletrônicos de Cui Zhan acreditam que "o desempenho material do SiC é melhor que o de SI, e não será popularizado até que seu custo seja reduzido o suficiente. Esperamos que o custo do SIC cairá para baseado em SI. O valor de todo o sistema de acionamento elétrico SiC pode ser melhorado apenas quando o custo base for cerca de duas vezes o custo base. ” Entende -se que o preço de mercado de um único tubo sic em 2016 era de cerca de 110 yuan por peça e agora caiu para cerca de 50 yuan por peça. Insiders da indústria disseram: "De acordo com a tendência dos preços nos últimos anos, ele levará cerca de 5 anos para que o preço do SIC caia pela metade; A capacidade de produção subsequente aumentará, a queda de preço acelerará e espera-se que leve de 4 a 5 anos. O preço do SiC da mesma especificação pode ser reduzido para 3 vezes o do IGBT. menos de duas vezes. "
De acordo com os dados divulgados pelo fórum PSIC, em comparação com o IGBTS, o volume de dispositivos SiC pode ser reduzido para mais de 1/3 do IGBTS, o peso pode ser reduzido em mais de 40%e o consumo de energia do SiC Os dispositivos podem ser reduzidos em mais de 60% em diferentes condições de trabalho. Os especialistas do setor acreditam que a substituição de IGBT pelo SIC pode melhorar a eficiência do inversor em 3-8%. "No futuro, o SIC substituirá o IGBT, que é a tendência de desenvolvimento". Liu Bo, engenheiro-chefe do Wei Rui Electric Project, também disse que os modelos que usam dispositivos SiC podem obter um aumento de 3% a 5% na faixa de cruzeiro.
Deve -se ressaltar que a demanda por carregamento rápido e uma longa duração da bateria de veículos elétricos também está promovendo o desenvolvimento acelerado de dispositivos SiC. O tempo de reabastecimento de energia longa e a ansiedade de quilometragem ainda são um dos fatores que afetam o consumo de veículos elétricos. Devido à capacidade de tensão relativamente limitada dos IGBTs, a tensão das plataformas de carregamento rápido principal é principalmente de 400V. Para alcançar o reabastecimento de energia em um tempo mais curto, plataformas de carregamento de 800V e 1200V, tornou-se uma nova direção de pesquisa e aplicação, e a capacidade de tensão de resistência mais forte da SIC está tornando-a uma nova opção para plataformas de carregamento de alta tensão no futuro.
Yole, uma agência de análise e consultoria de mercado, acredita que, impulsionado pelo forte mercado de veículos elétricos, o mercado do SIC mostrará uma alta tendência de crescimento nos próximos anos, e o tamanho do mercado dos dispositivos SiC também aumentará de US $ 1 bilhão em 2021 Para US $ 7 bilhões em 2027. As empresas da SiC Industry Chain inauguram um período de alto crescimento de receita.
Entende-se que Tesla Modelo 3, Byd Han, Weilai Es7/Et7/Et5, Xiaopeng G9, Genie Smart, Wuling Capgemini Hybrid e Wuling Star Hybrid estão atualmente usando ou tentando usar dispositivos SiC, que são usados em inversores, a bordo Chargers (OBC), conversores DC/DC e outros componentes. Chen Dongpo, vice-gerente geral da Sanan Optoelectronics, acredita que de 2023 a 2024, os dispositivos SiC serão basicamente introduzidos em modelos de longo alcance, e a taxa de penetração pode atingir 40%.
Beneficiando -se do boom do mercado, as empresas domésticas da Indústria da SiC vêm aumentando sua tecnologia e layout no mercado nos últimos anos. Desde 2022, a dinâmica de mercado relevante no campo SIC aumentou significativamente. Entre eles, os inversores usos começaram a produção e remessas em massa; A montagem de acionamento elétrico de 200kW SIC, divulgada pela Rui Electric, está offline em 21 de junho; O BYD Semiconductor lançou um novo módulo de potência 1200V 1040A SIC; A XINTA Electronics concluiu dezenas de milhões de yuan em financiamento de redondo de anjo e desenvolveu os MOSFETs SIC de veículos de grau de veículo de forma doméstica, Xinyue, pode acelerar a promoção de 240.000 projetos de lasca de siCer de 60.000 e 240.000 de 8 polegadas, que devem ser colocados em produção até o final de maio do próximo ano; Catl, que se concentra principalmente em baterias de energia, também entrou no campo SIC investindo em Tianke; China Recursos Microeletronics, Sanan Optoeletrônica, Semicondutores Estrelas, Tecnologia Xinrui, Tony Electronics, New Clean Energy e outras empresas também estão acelerando tecnologias relacionadas à SIC e reservas de produtos.
O custo excessivo ainda é o maior obstáculo
De fato, a aplicação do SiC no campo semicondutores pode ser rastreada até o meio do século passado, e Cree vem promovendo o desenvolvimento da tecnologia de dispositivos de energia SIC desde o seu estabelecimento em 1987, mas comparado aos produtos baseados em Si, o O desenvolvimento do SIC sempre foi mais lento.
Atualmente, baseado em Si é um material maduro e eficiente no campo semicondutor. Possui um ambiente de negócios maduro e instalações industriais completas, o que traz um custo de uso mais baixo. De acordo com a pesquisa em prospecto da silício, o preço de bolas de polimento baseado em SI de 6 e 8 polegadas em 2021 será de cerca de 89 yuan/peça e 210 yuan/peça, respectivamente; enquanto o preço dos substratos SiC é alto. De acordo com dados da Wolfspeed e de outras instituições, o SIC de 4 polegadas, o preço do substrato é de 2000-3000 yuan/peça, e o preço de 6 polegadas é de 6000-8000 yuan/peça. Sob o mesmo tamanho, o preço do substrato SiC é 30 vezes o de wafer de polimento baseado em SI e cerca de 70% dos substratos SiC no mundo estão na capacidade inferior das mãos de Cree.
Mesmo que um único substrato SiC possa produzir mais chips, o preço dos dispositivos SiC é muito maior que o dos IGBTs após ser produzido como produtos acabados. Os insiders da indústria disseram: "O preço dos MOSFETs do SiC é mais de 8 vezes o dos IGBTs do mesmo nível, e o custo é muito alto. É uma razão importante para a dificuldade de promover o SIC". Insiders da Cui Zhan Microeletronics também têm a mesma visão, eles acreditam: "Somente em termos de tecnologia, podemos estudar tecnologia muito avançada e materiais avançados em laboratório, mas, ao fazer negócios do ponto de vista, além do custo, ele É impossível falar sobre as perspectivas de negócios (sic) e o mercado futuro, e o custo é alto demais para ser implementado. ”
De acordo com as informações públicas, entre os veículos elétricos puros atuais, o custo da bateria é o mais alto, representando cerca de 40% do custo de todo o veículo; O segundo é o IGBT, que representa cerca de 8% do custo. Se todos os materiais SiC forem utilizados, o custo do dispositivo de energia de um único veículo será comparável ao da bateria. , "Esta é uma pressão de custo insuportável para OEMs". Insiders da indústria disseram.
Cui Zhan Microeletronics Insiders analisaram ainda que "o sic não é adequado para todos os modelos. Para modelos de médio a ponta com longa duração da bateria, o SIC tem a oportunidade de entrar no carro. Atualmente, os modelos equipados com dispositivos SiC são Basicamente, carros com um preço de mais de 250.000 yuan., A maioria dos preços é de cerca de 400.000 yuans. Alguns carros domésticos da classe A também usarão o SIC para aumentar seu ponto de venda. No A00, A0 e outros modelos, o SIC quase nunca é usado , mas igbts. ”
Entende -se que, mesmo que os IGBTs sejam usados, os OEMs estão fazendo o possível para reduzir custos. Como representante dos novos veículos de energia da classe A00, Wuling Hongguang Mini EV se concentra no desempenho de alto custo. Um relatório de desmantelamento da Universidade de Nagoya, no Japão, mostra que, para reduzir o custo do IGBTS, o carro omite o dispositivo de recuperação de energia cinética para reduzir a quantidade de IGBT usada e, ao mesmo tempo produtos; e usa o resfriamento de ar em vez de soluções de resfriamento de água convencionais no dispositivo de dissipação de calor, reduzindo assim o custo geral do uso do IGBT do carro.
Obviamente, não é adequado usar dispositivos SiC de alto custo para modelos econômicos. Mesmo para modelos de médio a ponta, o SIC não é usado para todo o veículo, mas apenas parcialmente. Especialistas do setor também disseram: "Não é simples pensar que o SIC é mais eficiente que o IGBT. Avançado, os dois estão coexistindo, o SIC substituindo o IGBT depende da estrutura de custos, que requer um processo".
No futuro, à medida que o custo continua a diminuir, os insiders de microeletrônicos de Cui Zhan acreditam que "o desempenho material do SiC é melhor que o de SI, e não será popularizado até que seu custo seja reduzido o suficiente. Esperamos que o custo do SIC cairá para baseado em SI. O valor de todo o sistema de acionamento elétrico SiC pode ser melhorado apenas quando o custo base for cerca de duas vezes o custo base. ” Entende -se que o preço de mercado de um único tubo sic em 2016 era de cerca de 110 yuan por peça e agora caiu para cerca de 50 yuan por peça. Insiders da indústria disseram: "De acordo com a tendência dos preços nos últimos anos, ele levará cerca de 5 anos para que o preço do SIC caia pela metade; A capacidade de produção subsequente aumentará, a queda de preço acelerará e espera-se que leve de 4 a 5 anos. O preço do SiC da mesma especificação pode ser reduzido para 3 vezes o do IGBT. menos de duas vezes. "