SiC第三代半導體材料四大驅動力市場：汽車、5G開關電源、汽車充電樁、新能源
2020-09-07 18:38:40 安森美
安森美半導體是功率電子領域的市場領導者之一，在碳化硅（SiC）功率器件領域的地位正在迅速攀升。近日，安森美半導體就碳化硅（SiC）策略及方案召開媒體發布會。會上，安森美半導體電源方案部產品市場經理王利民分享，由于碳化硅（SiC）與硅比較，具有高場強、高能隙，以及高電子遷移率和熱導率等特性，更加適合新能源、汽車，以及通信等領域的應用，未來碳化硅（SiC）市場容量將會每年都有大幅度增長。安森美對碳化硅市場的布局集中于汽車、電動汽車充電樁/器、可再生能源、電源四個重點市場，致力于提供全系解決方案。
碳化硅（SiC）在汽車中的應用包括在電動汽車和混動汽車上的應用，包含兩大方面，一是主驅，即主驅逆變器(Traction Inverter)，以及車載充電器(OBC)和DC-DC。王利民預計，電動汽車會是未來碳化硅（SiC）的主要驅動力之一，占整個SiC總體市場容量的60%。
電動汽車對于高壓、高頻率和高效率器件的需求正推動著碳化硅（SiC）市場的大幅增長。由于應用碳化硅材料制造的汽車電子功率器件有助于降低車載充電系統、主驅動系統等的能耗，每年可以增加多達750美元的電池續航能力，而續航里程和售價往往是成正比的。鑒于這些優點，所以目前幾乎所有做主驅逆變器的廠家都以研究碳化硅做主驅為方向。
在汽車領域，安森美半導體可提供整套方案，包括單管方案、模塊方案，以及各種電動車和混動車的車載充電器方案，并可提供整套電路圖紙、BOM以及實際的實物。如安森美半導體的MOSFET幾乎涵蓋了市面上所有主流的碳化硅MOSFET，包括電壓1200V、內阻20/40/80/160mΩ、封裝形式TO247、TO247的4條腿以及D2PARK的7條腿的產品。不僅如此，還有900V的碳化硅MOSFET，包括20mΩ和60mΩ市場主流規格。王利民介紹，安森美半導體的碳化硅產品方案具備三大重要特性：世界領先的可靠性、高性價比、所有的碳化硅器件均滿足汽車規范。
碳化硅（SiC）第二個用量比較大的市場是5G電源和開關電源（SMPS）領域。王利民介紹說，安森美半導體第二個碳化硅戰略市場是5G電源和開關電源（SMPS）領域。
傳統的開關電源領域在Boost及高壓電源，對功率密度一直有著持之以恒的追求，從最早通信電源的金標、銀標，到現在5G通信電源，云數據中心電源，這些都對于高能效有非常高的要求。在5G電源和開關電源市場，基于碳化硅器件的PFC升壓轉換器，能夠在使用更少器件數的前提下，實現更高的功率密度。據悉，功率密度每增加60%，能效可提升1%，進而達到最高98%的能效等。
電動汽車充電樁領域
隨著電動汽車的普及，與之配套的電動汽充電樁也正大規模部署。尤其是進入2020年之后，中國還將充電樁加入到“新基建”項目內，本土廠商發展空間廣闊，開啟了中國經濟建設的新賽道，可謂給充電樁的發展帶去了無限的前景。當前，消費者對電動汽車充電器/充電樁的功率和速度的要求日益提高。
王利民介紹說，現在消費者最感興趣的是直流快充，它需要非常大的充電功率以及非常高的充電效率，這些都需要通過高電壓來實現。比如，以電動汽車充電器、充電樁的功率作為指標，可將充電樁劃分為4個等級。現有的充電樁多數為1級或2級，即采用單相交流充電或3相交流充電、充電速度較慢。基于碳化硅器件的電動汽車充電樁（器）功率可達250kW，能夠為用戶帶來相當于在加油站加油的直流充電體驗。
在電動汽車充電樁的應用里，碳化硅無論是在Boost，還是輸出的二極管，目前有很多使用主開關的碳化硅MOSFET電動汽車充電樁方案，其應用前景非常廣闊。
可再生能源
在新能源領域，太陽能逆變器中碳化硅二極管的用量非常巨大，每年太陽能逆變器的安裝量也在持續增長，預計未來10-15年將會有15%的能源（目前是1%）來自太陽能。可再生能源并非新市場，它一直處于快速增長中，有300多GW的安裝能量。其中高壓高頻率器件在太陽能逆變器里都有非常大的市場空間。
王利民說：“隨著現在太陽能逆變器成本的優化，我們已經能看到不少廠家會使用碳化硅的MOSFET作為主逆變的器件，來替換原來的三電平（逆變器）控制復雜電路。”從硅轉移到碳化硅半導體可提高能效、減小尺寸、降低成本，符合清潔能源的發展趨勢。據此，安森美提出了從太陽能電池接口到電動汽車充電站的，基于碳化硅器件的全面能源基礎設施解決方案。
