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...

據坊間透露，中國計劃大力支持發展第三代半導體產業，並計劃寫入正在制定中的「十四五」規劃中，以大力發展我國的半導體產業。（參考：外媒稱中國擬推半導體新政，像造原子彈一樣優先！）碳化矽（SiC）是現階段發展最為成熟的第三代半導體材料，其寬禁帶、高擊穿電場、高熱導率等優勢，是製造高壓高溫功率半導體器件的優質半導體材料。據Yole發布的《功率碳化矽（SiC）：材料、器件及應用-2019版》報告預計，到2024年，碳化矽（SiC）功率半導體市場規模將增長至20億美元。其中，汽車市場無疑是最重要的驅動因素，其碳化矽（SiC）功率半導體市場份額到2024年預計將達到50%。

安森美半導體是功率電子領域的市場領導者之一，在碳化矽（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矽（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，由於碳化矽（SiC）與矽比較，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，未來碳化矽（SiC）市場容量將會每年都有大幅度增長。安森美對碳化矽市場的布局集中於汽車、電動汽車充電樁/器、可再生能源、電源四個重點市場，致力於提供全系解決方案。

王利民，安森美半導體電源方案部產品市場經理

電動汽車和混合動力汽車

碳化矽（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矽（SiC）的主要驅動力之一，佔整個SiC總體市場容量的60%。

電動汽車對於高壓、高頻率和高效率器件的需求正推動著碳化矽（SiC）市場的大幅增長。由於應用碳化矽材料製造的汽車電子功率器件有助於降低車載充電系統、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，而續航裡程和售價往往是成正比的。鑑於這些優點，所以目前幾乎所有做主驅逆變器的廠家都以研究碳化矽做主驅為方向。

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，並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矽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的碳化矽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矽產品方案具備三大重要特性：世界領先的可靠性、高性價比、所有的碳化矽器件均滿足汽車規範。

5G電源和開關電源

碳化矽（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矽戰略市場是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恆的追求，從最早通信電源的金標、銀標，到現在5G通信電源，雲數據中心電源，這些都對於高能效有非常高的要求。在5G電源和開關電源市場，基於碳化矽器件的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年之後，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，即採用單相交流充電或3相交流充電、充電速度較慢。基於碳化矽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於在加油站加油的直流充電體驗。

在電動汽車充電樁的應用裡，碳化矽無論是在Boost，還是輸出的二極體，目前有很多使用主開關的碳化矽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矽二極體的用量非常巨大，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。可再生能源並非新市場，它一直處於快速增長中，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裡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矽的MOSFET作為主逆變的器件，來替換原來的三電平（逆變器）控制複雜電路。」從矽轉移到碳化矽半導體可提高能效、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，基於碳化矽器件的全面能源基礎設施解決方案。

安森美在全球碳化矽功率器件市場處於領導地位。據數據研究機構QYResearch統計，2019年安森美躋身為全球第二大碳化矽功率組件製造商，僅次於英飛凌。王利民說，與同行相比，安森美半導體的碳化矽器件也具有卓越的成本結構。為實現高性價比，安森美半導體一是通過設計、技術進步來降低成本，二是通過領先的6英寸晶圓的製造以及最好的良率來達到好最低的成本，三是通過不斷擴大生產規模來降低成本。將來，較小生產規模的廠家很難參與競爭。