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第三代半導體功率器件碳化硅(SiC)產業市場的發展情況與功率器件芯片封裝清洗介紹


功率器件的作用是實現對電能的處理、轉換和控制。以碳化硅為襯底制成的功率器件相比硅基功率 器件,具有耐高壓、耐高溫、能量損耗低、功率密度高等優勢,可實現 功率模塊小型化、輕量化。相同規格的碳化硅基 MOSFET 與硅基MOSFET 相比,其尺寸可大幅減小至原來的 1/10,導通電阻可至少降 低至原來的 1/100。相同規格的碳化硅基 MOSFET 較硅基 IGBT 的總 能量損耗可大大降低 70%。

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碳化硅功率器件主要應用于新能源車的電驅電控系統,相較于傳統硅基 功率半導體器件,碳化硅功率器件在耐壓等級、開關損耗和耐高溫性方面具備許多明顯的優勢,有助于實現新能源車電力電子驅動系統輕量化、高 效化,它廣泛應用于新能源車的主驅逆變器、OBC、DC/DC 轉換器和非 車載充電樁等關鍵電驅電控部件。

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一、碳化硅(SiC)產業市場的發展情況:


中國碳化硅(SiC)功率器件應用在新能源汽車類占比第一,達38% 


通過可視化圖表分析,我們可以直觀的了解到碳化硅(SiC)的成本結構情況。從它的制造成本結構來看,襯底成本占比是最大,其次是外延成本的占比。可以發現這兩大工序是產業發展的主要環節,而它們的制備難度非常大,技術以及成本也非常高。


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碳化硅(SiC)襯底,它是一種由碳(C)和硅(Si)組成的半導體單晶原材料,可分為導電和半絕緣兩種類型。下面根據網絡數據顯示,全球碳化硅(SiC)襯底市場規模的發展趨勢。從圖表的分析情況來看,呈現快速增長的趨勢。




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分析完碳化硅(SiC)襯底的情況后,我們再從另一外角度分析一下,碳化硅(SiC)的外延片,它的價格發展趨勢如何?

碳化硅(SiC)外延片指的是在碳化硅(SiC)襯底上生長了一層有一定要求的與襯底晶相同的單晶薄膜(外延層)的碳化硅(SiC)片。從價格方面分析來看,碳化硅(SiC)碳化硅外延片仍然非常的高昂。但是隨著碳化硅(SiC)襯底價格的下降,將來碳化硅(SiC)外延片的價格也會有所下降的趨勢。


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另外我們再從碳化硅(SiC)功率器件的市場規模來分析一下,碳化硅(SiC)的功率器件,它最大的特點就是高電壓、高頻、低消耗等,這就是它獨特的優勢。它可以最大限度地提高能源的轉換效。隨著技術突破以及成本的降底,碳化硅(SiC)功率器件將會大規模的應用于新能源電動汽車以及充電樁等不同的領域。根據網絡數據顯示分析來看,增長態勢也是相當快速。

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隨著碳化硅(SiC)行業的不斷發展,碳化硅(SiC)功率器件的市場規模功率器件的市場競爭格局也發生的變生。但是仍然是以海外的巨頭為主要導向。下面我們通過可視化分析,可以看到。意法半導體占比較大,超過了40%。

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目前在我國碳化硅(SiC)的應用規模也在不斷的增長,從分析的情況來看,隨著新能源工業的發展,以及充電樁等新不同領域的發展,從而帶動了我國碳化硅(SiC)功率器件應用的發展。

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從目前的應用結構分析來看,我國的碳化硅(SiC)功率器件從占比情況來看,應用在新能源汽車以及消費類電源還是占據主導地位。



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二、第三代半導體功率器件在汽車行業的應用

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電動汽車驅動系統


在電動汽車的驅動系統中,第三代半導體功率器件可應用于電機驅動器、直流/直流(DC/DC)轉換器、充電器等關鍵環節。高效的SiC或GaN器件有助于提高電機驅動器的輸出功率、減小體積和降低熱損失,從而實現更高的續航里程和更快的充電速度。
汽車動力電子系統
汽車動力電子系統,如電池管理系統(BMS)、能量回收系統(ERS)等,都可以從第三代半導體功率器件的優點中受益。例如,在BMS中使用高效的GaN器件可以降低開關損耗,提高電池的充放電效率,延長電池壽命。
汽車智能駕駛系統
隨著汽車智能駕駛技術的不斷發展,如自動駕駛、車聯網等,對于高速、高效的半導體器件的需求也日益增長。第三代半導體功率器件在雷達、激光雷達(LiDAR)、圖像處理等關鍵環節的應用,可以實現更快的數據處理速度、更低的能耗和更高的可靠性。
汽車電子系統
汽車電子系統中,如車載信息娛樂系統、儀表盤、氣候控制系統等,同樣可以從第三代半導體功率器件的優勢中受益。例如,在車載信息娛樂系統中,采用GaN功率放大器可以實現更高的輸出功率和更寬的頻率范圍,提升音頻和視頻的質量。
新能源汽車充電基礎設施
隨著新能源汽車市場的蓬勃發展,充電基礎設施建設也成為關鍵。第三代半導體功率器件在充電樁的直流/直流(DC/DC)轉換器、直流/交流(DC/AC)逆變器等關鍵部件中的應用,有助于提高充電效率、降低能耗,縮短充電時間,為新能源汽車的普及奠定基礎。


三、功率器件芯片封裝清洗:

合明科技研發的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣,通電后發生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。

合明科技運用自身原創的產品技術,滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術要求,打破國外廠商在行業中的壟斷地位,為芯片封裝材料全面國產自主提供強有力的支持。

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