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羅姆(ROHM):碳化硅加持,2026年大部分車型有望實現正向經濟收益
發布時間:2019-07-23 閱讀量:7004 應用領域:汽車電子 來源:我愛方案網 作者:Jude

近年來,SiC市場增長驚人。Yole報告預測,到2023年SiC功率市場總值將超過14億美元。SiC憑借高耐壓、低損耗、高效率等優勢讓功率器件得以突破傳統硅的極限,在諸多領域有著不可替代的地位,尤其是在當下熱門的汽車領域。SiC在電動汽車包括電動汽車和混合動力節能汽車方面的應用最為迅猛,并且市場需求還在持續增長。這樣巨大的市場和發展潛力吸引了各大半導體廠商爭相入場布局。


近日,我愛方案網受邀參加全球知名半導體制造商羅姆(ROHM)在深圳舉辦“SiC功率元器件市場動向和羅姆產品戰略分享”媒體沙龍。會議上,羅姆半導體(深圳)技術中心經理蘇勇錦針對碳化硅(SiC)技術在新能源汽車市場的發展進行深入分析,并詳細介紹了羅姆在碳化硅方面的技術成果和產品戰略。


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羅姆半導體(深圳)技術中心經理蘇勇錦


新能源汽車的三大不可逆轉趨勢


在蘇勇錦看來,新能源汽車的發展方向主要有以下三點:


一是提高行駛歷程。增加電動車里程的最有效的方法是直接把電池包的容量加大,不過整車的成本提升比較多;

二是縮短充電時間。這個最直接有效的方法是把做大充電樁的功率或者OBC的功率;

三是增大電池電壓。在高壓電池環境里能夠把充電電纜以及內部線材的重量降低,最終能讓汽車更輕,在相同的電池容量下可以跑得更遠。


這幾大發展趨勢對半導體器件會有更高的要求。蘇勇錦表示,要提升里程,其實可以通過提升OBC的效率或者主機逆變器的效率就來實現。但是硅的使用有一定的上限,提升幾十公里沒問題,但是如果要再進一步提升就會面臨極限的問題。也就是說傳統硅器件達到一定耐壓之后,硅的導硅內部、開關特性便急劇下降。


羅姆的第三代碳化硅器件正是針對此痛點進行研發生產,這些產品能夠突破傳統硅的極限,很好地滿足這么一個應用場景。


碳化硅加持,2026年大部分車型有望實現正向經濟收益


在汽車應用領域,前幾年更多的是集中在車載充電器(OBC)和降壓轉換器(DCDC)上,不過未來三到五年內,碳化硅逆變器(電控)在電控市場上將會出現爆發性的增長。羅姆預測在2021年或者是2020年,國內將會有出現一些廠家直接在主機逆變器上應用純碳化硅器件。


羅姆在新能源汽車方面的產品重點布局也從OBC和DCDC轉移到逆變器上。該公司曾經贊助一家名為“Venturi”的Formula E車隊,并為他們提供技術支持。羅姆把自家的碳化硅產品應用在他們的賽車電控系統上,使得車子的重量和尺寸得以減小,因此車子可以跑得更快更遠。


Sic逆變器是未來發展的方向,那么,對汽車廠商來說何時能實現收益呢?


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Sic vs.Si逆變器的經濟收益


羅姆以2025年為時間點設計了一個關于Sic經濟收益的圖表解答了這個問題。


圖表中的藍色直線和紅色直線是所謂碳化硅優勢的一個區分線。直線和坐標軸虛線交接處的上方代表的是給整車帶來正向經濟效益,下方則代表負向經濟效益。比如,對于電池包大于40-50K一千瓦時的車型上面,使用600安的碳化硅模塊,就可以達成正向經濟效益,而位于負經濟效益區的車型使用碳化硅產品則不會有太好的效益。


蘇勇錦解釋說,“全球各地的車型不同,Sic的經濟效益也不同。我們用紅色點表示中國車型,橙色點表示日本和韓國的車型,淡黃色點代表歐洲車型。我們可以看到,500V的車型中,到2021年可能還只有一小部分的車型能夠達到正的經濟效益,但是到了2026年,基本上80%以上的500V車型也都能達到實現正向經濟收益。顯然,隨著電池包的成本不斷下降,碳化硅的成本不斷下降,車子的經濟收益將會越來越明顯?!?/p>


押注碳化硅,羅姆強化生產保證產品長期穩定供給


羅姆重點發展的碳化硅產品包括分立器件、全碳化硅功率模塊、芯片等等。

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分立器件產品陣容分為兩大塊的產品,肖特基二極管和MOSFET。


肖特基二極管產品分為兩類,第二代和第三代。肖特基二極管第二代總共650V,從6安培到40安培,1200V,5安培到40安培。第三代JBS構造的肖特基二極管,有650V的產品,從2安培到20安培的產品。2019年,羅姆將推出第三代六英寸產品,擴充一些650V,做出1200V的產品。


MOSFET分為平面型的第二代、溝槽型第三代的產品。第二代產品基本上集中在1200V的耐壓,高的有450毫歐,最低的有80毫歐。第三代的產品線是最全的,650V、120毫歐都有,最低能做到17毫歐。1200V、160毫歐可以做到22毫歐這么一個比較權威的產品陣容。


羅姆已經于2018年完成第二代MOSFET的六英寸轉換,第三代將會在今年做一些新的封裝,比如貼片的TO-263 7PIN、TO-247 4PIN的產品。另外,羅姆還將慢慢把第三代MOSFET轉成六英寸。羅姆接下來將推出更有競爭力的第四代產品系列,產品工藝比第三代還要更先進,并朝著更低導不變和更高開關速度發展。今年可能會推出非車規的樣品,車載的工藝將在2020年左右推出。


全碳化硅功率模塊產品方面,羅姆做了三種封裝類型:C型、E型、G型。這三者的區別在于封裝尺寸的大小,尺寸越大可以容納的芯片越多,電流可以做得更大。羅姆現有的產品主要集中在1200V,最小的電流80安培,最大的電流600安培。電動構造包括半橋的,包括升壓和降壓的構造都有。


為了保證產品能長期穩定地供給,羅姆在日本及東南亞建設工廠強化生產。比如2019年4月在日本動工建設了阿波羅工廠,該工廠主要是用在碳化硅的前工程,大概在2021年就會投入使用。


結語


事實上,羅姆早在2000年就開始研究碳化硅,真正取得實質性進展是2009年。這一年,羅姆全資收購了歐洲最大的一個碳化硅晶圓廠家SiCrystal。從此,羅姆從晶棒到晶圓再到封測,開始實現一條龍生產體系。2010年,羅姆量產了碳化硅的肖特基,全球首發碳化硅的MOS產品。2012年,羅姆全球首發全碳化硅的功率模塊。


目前能做到一條龍生產體系的廠家在全球也是寥寥無幾,羅姆是其中的一家。正是這種具備垂直整合生產的能力成為羅姆后期發展的一大優勢。


羅姆過去一年(2018年4月-2019年的3月)的銷售額約為4000億日幣。其中,汽車電子跟工控設備的營業額占47%,預測該比例將會在2020年超過50%,這剛好符合羅姆的市場戰略,即重點發展汽車電子以及工控市場。SiC對這兩個市場發展的重要性不言而喻,因此,發展SiC是羅姆押注這兩個市場的關鍵,尤其是汽車電子市場。而中國作為一個新能源汽車發展大國,毫無疑問將會被羅姆作為重點市場來開拓和發展。



 

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