汽车功率半导体市场研究报告

1. 为什么要关注汽车功率半导体?
1.1 从传统燃油车到智能电动车,核心零部件出现巨大变化

电动车以驱动电机、动力电池、电控取代了传统汽油车“三大件”(发动机、变速箱和底盘),功率半导体成重要增量。

1.2 功率器件是电能转换与电路控制的核心

功率器件是电子装置电能转换与电路控制的核心,主要用于改变电压和频率。主要用途包括变频、整流、变压、功率放大、功 率控制等,同时具有节能功效。功率半导体器件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源汽车、轨道交通、工业控制、发电与 配电等电力、电子领域,涵盖低、中、高各个功率层级。

2. 当前关注的重点细分赛道是?
2.1 IGBT是功率器件最具发展前景的细分赛道

IGBT是功率半导体器件的一种:用于交流电和直流电的转换、变频,相当于电力电子领域的“CPU”,也是新能源应用的心脏, 属于功率器件领域门槛相对较高的赛道。

IGBT属于双极型、硅基功率半导体,具有耐高压特性。融合了BJT(Bipolar junction transistor,双极型三极管)和MOSFET 的性能优势,结构为MOSFET+一个BJT,高耐压为其优势,自落地以来在工业领域逐步替代MOSFET和BJT,目前广泛应用 于650-6500V的中高压领域,属于Si基功率器件领域最具发展前景的赛道。

2.2 IGBT属于功率器件领域壁垒相对较高的细分赛道

IGBT产业大致可分为芯片设计、晶圆制造、模块封装、下游应用四个环节,其中设计环节技术突破难度略高于其他功率器 件,制造环节资本开支相对大同时更看重工艺开发,封装环节对产品可靠性要求高,应用环节客户验证周期长,综合看IGBT 属于壁垒较高的细分赛道。

2.2.1 芯片设计:

已迭代7代,核心是高功率密度和高稳定性。IGBT 芯片由于其工作在大电流、高电压的环境下,对可靠性要求较高,同时芯片设计需保证开通关断、抗短路能力和导通压降 (控制热量)三者处于均衡状态,芯片设计与参数调整优化十分特殊和复杂,因而对于新进入者而言研发门槛较高(看重研发 团队的设计经验)。

应用端迭代慢于研发端。IGBT应用端迭代节奏慢于研发端,目前市场主流水平相当于英飞凌第4代。由于IGBT属于电力电子领域的核心元器件, 客户在导入新一代IGBT产品时同样需经过较长的的验证周期,且并非所有应用场景都追求极致性能,因此每一代 IGBT芯片都拥有较长的生命周期。

2.2.2 晶圆制造:

IGBT制造的三大难点:背板减薄、激光退火、离子注入。IGBT的正面工艺和标准BCD的LDMOS区别不大,但背面工艺要 求严苛(为了实现大功率化)。具体来说,背面工艺是在基于已 完成正面Device和金属Al层的基础上,将硅片通过机械减薄或特 殊减薄工艺(如Taiko、Temporary Bonding 技术)进行减薄处理, 然后对减薄硅片进行背面离子注入,在此过程中还引入了激光退 火技术来精确控制硅片面的能量密度。

特定耐压指标的IGBT器件,芯片厚度需要减薄到100-200μm, 对于要求较高的器件,甚至需要减薄到60~80μm。当硅片厚度减 到100-200μm的量级,后续的加工处理非常困难,硅片极易破碎 和翘曲。

从8寸到12寸有两个关键门槛:芯片厚度从120微米降低到80微米,翘曲现象更严重;背面高能离子注入(氢离子注入),容易导致裂片,对设备和 工艺要求更高。

2.2.3 模块封装:

IGBT模块重视散热及可靠性,封装环节附加值高。IGBT模块在实际应用中高度重视散热性能及产品可靠性,对模块 封装提出了更高要求。此外,不同下游应用对封装技术要求存在差异,其中车规级由于工作温度高同时还需考虑强振 动条件,其封装要求高于工业级和消费级。

设计优化、材料升级是封装技术进化的两个维度:

设计升级方面主要是:1)采用聚对二甲苯进行封装。聚对二甲苯具有极其优良的导电性能、耐热性、耐候性和化学稳定 性。2)采用低温银烧结和瞬态液相扩散焊接。在焊接工艺方面,低温银烧结技术、瞬态液相扩散焊接与传统的锡铅合金 焊接相比,导热性、耐热性更好,可靠性更高。

材料升级方面主要是:1)通过使用新的焊材,例如薄膜烧结、金烧结、胶水或甚至草酸银,来提升散热性能;2)通过 使用陶瓷散热片来增加散热性能;3)通过使用球形键合来提升散热性能。

3. 未来产业发展新趋势是?
3.1 SiC具有性能优

降低损耗、小型化、耐高温高压。

3.2 应用场景:导电型SiC主要应用于中高压功率器件。

目前 SiC 功率器件主要定位于功率在 1kw-500kw 之间、工作频率在 10KHz-100MHz之间的场景,特别是一些对于能量效率和空 间尺寸要求较高的应用。

3.3 行业痛点:价格远高于Si基器件,目前仍处于普及初期

尽管1990s SiC衬底就已经实现产业化,但可靠性和高成本限制了行业普及 。SiC功率器件成本远高于Si基功率器件,成本降低驱动逐步渗透:SiC 二极管:应用相对容易,和 Si 基产品价格差在3~5倍(650V价格差距小于1200V产品)。在比特币的蚂蚁挖矿机 的电源中有批量的商业应用,在高效能的(数据中心)电源、 PV、充电桩中已有不少应用。SiC MOSFET :应用相对较难(如过快的开关带来高 dv/dt 问题),和 Si基产品价格差在6~8倍(1200V产品价格差 小于650V产品),在 PV 逆变器、充电桩、电动汽车充电与驱动、电力电子变压器等逐步开始应用。

3.4 空间:18年SiC器件需求约4亿$,预计10年35倍扩张。

根据Omdia数据,2018年碳化硅功率器件市场规模约3.9亿美元。预计到2027年碳化硅功率器件的市场规模将超过100亿美 元,对应9年CAGR为43%。驱动力包括:

需求端:1)特斯拉引领下,新能源汽车逐步开始使用SiC MOSFET,拉动庞大需求(我们预计是最大也是最重要的市场), 2)电力设备等领域的带动。

供给端:1)产品技术升级,SiC衬底尺寸从4寸转向6寸,再向8寸升级;2)产能扩张后产生规模效应。

3.5 电动车:SiC优点在于可降低综合成本

直接成本增加:在逆变器中用SiC MOS替换IGBT,会增加约1~200美金的器件成本。其他成本降低:1)SiC 可使控制器效率提升 2%~8,进而降低电池成本。根据CASA,电动车每百公里电耗减少1kWh,电池 成本节约1500元(反之,同样的电池成本续航能力更强)。2)由于高频特性,配套的变压器、电感等磁性元件成本降低(电 感成本与频率成反比)。3)逆变器体积减小,降低其他材料成本。4)低功耗、高工作结温降低散热要求。电池容量更大的高端车型或电动大巴车,更容易率先引入SiC MOSFET。

3.6 产业链条:关键为衬底+外延,约占器件成本的70%

制备需多道工艺,其中衬底和外延生长最关键。SiC器件的制备过程为:将SiC籽晶置于生长炉中制备晶体,通过切磨抛数道工 艺将其加工成SiC晶片作为衬底,后续在衬底基础上生长SiC外延或是GaN外延,最终经历IC设计、制造、封测三个环节形成相 应器件。

衬底制备难度最高,叠加外延后构成70%器件成本。SiC衬底的长晶温度需要2500℃,高温下的热场控制和均匀度控制难度极 高,非平衡态合成过程容易产生晶体缺陷,同时其制备过程缓慢(主流气相法需要3-4天),进而导致衬底的制备困难且高成 本,衬底(47%)和外延(23%)占器件总价值的70%。

3.7 产业格局:西方垄断衬底市场,Cree处于领先地位

Cree、II-VI及Rohm在SiC衬底领域居于领先位置。Cree、II-VI、Rohm为衬底研发及生产最早的企业,目前其工艺已 普遍转为6英寸晶片生产和8英寸研制工作,而国内厂商则以4英寸生产为主,6英寸技术尚未规模化生产。衬底尺寸提 升可有效降低器件制备成本,大直径晶片始终为市场发展方向。

报告节选:… https://t.cn/R9600FI

央行最新调查显示,居民消费意愿增加了。但网友却表达了不同的意见。有人说:当居民非常幸福,但什么条件可 央行最新调查显示,居民消费意愿增加了。
但网友却表达了不同的意见。

有人说:当居民非常幸福,但什么条件可以成为居民? 我怀疑我是不是居民!
也有人说:买房算消费还是投资?
还有人说:消费意愿一直很强,但就是没钱。
更有人说:生了场大病,为了保命,消费意愿可不更强了吗?

有个网友调侃说:高考和中考结束后,加大了鸡娃的强度!消费可不就上去了吗?

此调查显示,倾向于“更多消费”的居民占25.1%,比上季上升2.8个百分点;倾向于“更多储蓄”的居民占49.4%,比上季上升0.3个百分点;倾向于“更多投资”的居民占25.5%,比上季下降3.1个百分点。 (图1)

不过从社会消费品零售总额来看,无论跟2020年还是跟2019年相比,都有所增长。(图2)

数据是这样的,不知道大家的感受又是如何的?





热门评 https://t.cn/A6foA4uS

一个人的拉萨之旅,一个人进藏火车上的三十个小时
坐着z165次列车进藏到底是什么体验?
今年3.1号,我提出了离职申请,3.31正式离职,在这一个月的时间里,我在计划,辞职之后去西安,从西安坐火车去拉萨,因为没有小伙伴,最后决定一个人出发。
Z165次列车是从上海出发,终点为西藏拉萨,全程47小时24分钟,当然,我是从西安出发进藏的,时间大概是30个小时,初次了解Z165是因为它是全国最美铁路路线之一,但后来觉得,每一趟进藏列车都会有它不同的风景。
火车票挺难抢的,一直没买到,最后我往前买了一站,从郑州买的,终于买到了。
于是,2021年4月10日,从西安出发,经过宝鸡,天水,兰州,晚上9点到达西宁,进藏列车都会在西宁统一换乘有氧列车。
带着激动又忐忑的心情,再次向前出发。晚上好好休息一下,就要应对第二天的高海拔了。
第二天一早,七点多钟我就醒了,听到隔壁的叔叔阿姨说,凌晨两点多钟,刚过了德令哈,漫天都是向你眨眼睛的星星。好可惜,我没有看到。
走到窗边,遍地都是雪,当时的室外温度有零下20度,但车厢里很暖和。我一直在窗边看着外面的风景,于是,看到了日出,雪地,河流,山川,野牦牛,野驴,藏羚羊。
车厢里有一位在当雄工作的小哥哥,他就成为了我们一路的讲解员。
穿越可可西里,沱沱河,安多,措那湖,那曲,念青唐古拉山,羊八井,最后,19:30到达拉萨了!
西藏对我来说,之前并没有那么多的吸引力,毕竟,新疆是我yyds,再就是,前几年去丽江,我就有憋气,睡不着的小症状,可丽江的海拔只有2700米左右,所以我不敢进藏。
后来觉得可以做火车去一下,坐过去,再坐回来,毕竟景色那么美,趁着年轻,不要错过嘛。再后来觉得,去都去了,试试嘛,行就玩,不行再走啊~这次有时间,就去了。
关于海拔:我是一直生活在青岛,海平面上,海拔0m。所以到西宁我明显感觉,气压低了,不太一样哦。过了格尔木,车厢会集体供氧。关于高反:我是真的会怕有很严重的高反,我甚至做好了打120的准备。所以我也提前做了很多准备,我有提前喝红景天,即使很多人说它没有用,我也买了高原安,也一直在吃。我带了好多药,布洛芬最有用。


念青唐古拉山是这段路上海拔最高的一段路,海拔高达5072米,过了念青唐古拉山之后的20多分钟,我开始头晕,头痛,于是我躺下休息了二十分钟,有缓解,但还是头痛,我吃了一粒布洛芬。车厢里有一对68岁的夫妻,看到他们都不害怕,那我还很年轻啊,那怕什么呢?
途中经过很多地区海拔都在4000m以上,拉萨的海拔是3650m,刚下火车,没有任何症状,希望能快一点到酒店,可以休息一下。但当时刚下火车,所有人不可以走,等了二十多分钟吧,心里已经开始抱怨了,可被带走了三个车厢的人,说是有人体温异常,三个车厢的人都要去做核酸检测,当时我就想,艾玛,只要不把我带走,再等等我也可以接受的。那天差不多20:30到酒店,感觉自己还不错,就开始嘚瑟哦,出去觅食,也不敢多吃,当时据说吃的多了也会引起高反。吃完饭就回去休息了,凌晨醒了,开始头痛。这段旅程最沮丧的两天,开始了。


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