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第三代半导体功率器件碳化硅(SiC)产业市场的发展情况与功率器件芯片封装清洗介绍


功率器件的作用是实现对电能的处理、转换和控制。以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率 器件,具有耐高压、耐高温、能量损耗低、功率密度高等优势,可实现 功率模块小型化、轻量化。相同规格的碳化硅基 MOSFET 与硅基MOSFET 相比,其尺寸可大幅减小至原来的 1/10,导通电阻可至少降 低至原来的 1/100。相同规格的碳化硅基 MOSFET 较硅基 IGBT 的总 能量损耗可大大降低 70%。

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碳化硅功率器件主要应用于新能源车的电驱电控系统,相较于传统硅基 功率半导体器件,碳化硅功率器件在耐压等级、开关损耗和耐高温性方面具备许多明显的优势,有助于实现新能源车电力电子驱动系统轻量化、高 效化,它广泛应用于新能源车的主驱逆变器、OBC、DC/DC 转换器和非 车载充电桩等关键电驱电控部件。

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一、碳化硅(SiC)产业市场的发展情况:


中国碳化硅(SiC)功率器件应用在新能源汽车类占比第一,达38% 


通过可视化图表分析,我们可以直观的了解到碳化硅(SiC)的成本结构情况。从它的制造成本结构来看,衬底成本占比是最大,其次是外延成本的占比。可以发现这两大工序是产业发展的主要环节,而它们的制备难度非常大,技术以及成本也非常高。


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碳化硅(SiC)衬底,它是一种由碳(C)和硅(Si)组成的半导体单晶原材料,可分为导电和半绝缘两种类型。下面根据网络数据显示,全球碳化硅(SiC)衬底市场规模的发展趋势。从图表的分析情况来看,呈现快速增长的趋势。




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分析完碳化硅(SiC)衬底的情况后,我们再从另一外角度分析一下,碳化硅(SiC)的外延片,它的价格发展趋势如何?

碳化硅(SiC)外延片指的是在碳化硅(SiC)衬底上生长了一层有一定要求的与衬底晶相同的单晶薄膜(外延层)的碳化硅(SiC)片。从价格方面分析来看,碳化硅(SiC)碳化硅外延片仍然非常的高昂。但是随着碳化硅(SiC)衬底价格的下降,将来碳化硅(SiC)外延片的价格也会有所下降的趋势。


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另外我们再从碳化硅(SiC)功率器件的市场规模来分析一下,碳化硅(SiC)的功率器件,它最大的特点就是高电压、高频、低消耗等,这就是它独特的优势。它可以最大限度地提高能源的转换效。随着技术突破以及成本的降底,碳化硅(SiC)功率器件将会大规模的应用于新能源电动汽车以及充电桩等不同的领域。根据网络数据显示分析来看,增长态势也是相当快速。

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随着碳化硅(SiC)行业的不断发展,碳化硅(SiC)功率器件的市场规模功率器件的市场竞争格局也发生的变生。但是仍然是以海外的巨头为主要导向。下面我们通过可视化分析,可以看到。意法半导体占比较大,超过了40%。

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目前在我国碳化硅(SiC)的应用规模也在不断的增长,从分析的情况来看,随着新能源工业的发展,以及充电桩等新不同领域的发展,从而带动了我国碳化硅(SiC)功率器件应用的发展。

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从目前的应用结构分析来看,我国的碳化硅(SiC)功率器件从占比情况来看,应用在新能源汽车以及消费类电源还是占据主导地位。



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二、第三代半导体功率器件在汽车行业的应用

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电动汽车驱动系统


在电动汽车的驱动系统中,第三代半导体功率器件可应用于电机驱动器、直流/直流(DC/DC)转换器、充电器等关键环节。高效的SiC或GaN器件有助于提高电机驱动器的输出功率、减小体积和降低热损失,从而实现更高的续航里程和更快的充电速度。
汽车动力电子系统
汽车动力电子系统,如电池管理系统(BMS)、能量回收系统(ERS)等,都可以从第三代半导体功率器件的优点中受益。例如,在BMS中使用高效的GaN器件可以降低开关损耗,提高电池的充放电效率,延长电池寿命。
汽车智能驾驶系统
随着汽车智能驾驶技术的不断发展,如自动驾驶、车联网等,对于高速、高效的半导体器件的需求也日益增长。第三代半导体功率器件在雷达、激光雷达(LiDAR)、图像处理等关键环节的应用,可以实现更快的数据处理速度、更低的能耗和更高的可靠性。
汽车电子系统
汽车电子系统中,如车载信息娱乐系统、仪表盘、气候控制系统等,同样可以从第三代半导体功率器件的优势中受益。例如,在车载信息娱乐系统中,采用GaN功率放大器可以实现更高的输出功率和更宽的频率范围,提升音频和视频的质量。
新能源汽车充电基础设施
随着新能源汽车市场的蓬勃发展,充电基础设施建设也成为关键。第三代半导体功率器件在充电桩的直流/直流(DC/DC)转换器、直流/交流(DC/AC)逆变器等关键部件中的应用,有助于提高充电效率、降低能耗,缩短充电时间,为新能源汽车的普及奠定基础。


三、功率器件芯片封装清洗:

研发的水基清洗剂配合合适的清洗工艺能为芯片封装前提供洁净的界面条件。

水基清洗的工艺和设备配置选择对清洗精密器件尤其重要,一旦选定,就会作为一个长期的使用和运行方式。水基清洗剂必须满足清洗、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到环境中的湿气,通电后发生电化学迁移,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破坏了电路板功能。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,还有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、尘埃等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等等多种不良现象。

这么多污染物,到底哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种成分,焊后必然存在热改性生成物,这些物质在所有污染物中的占据主导,从产品失效情况来而言,焊后残余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁移使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必须进行严格的清洗,才能保障电路板的质量。

运用自身原创的产品技术,满足芯片封装工艺制程清洗的高难度技术要求,打破国外厂商在行业中的垄断地位,为芯片封装材料全面国产自主提供强有力的支持。

推荐使用 水基清洗剂产品。


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