碳化硅（SiC）在新能源方面的應(yīng)用

關(guān)于碳化硅

中國碳化硅行業(yè)是一個極具潛力的行業(yè)，其涉及的產(chǎn)品多樣化，產(chǎn)業(yè)鏈深入，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，具有良好的市場發(fā)展前景。

我們都知道，碳化硅具備耐高壓、耐高溫、高頻、抗輻射等優(yōu)良電氣特性，它突破硅基半導(dǎo)體材料物理限制，成為第三代半導(dǎo)體核心材料。碳化硅材料性能優(yōu)勢引領(lǐng)功率器件新變革。

功率器件的作用是實現(xiàn)對電能的處理、轉(zhuǎn)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(yōu)勢，可實現(xiàn) 功率模塊小型化、輕量化。相同規(guī)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(dǎo)通電阻可至少降 低至原來的 1/100。相同規(guī)格的碳化硅基 MOSFET 較硅基 IGBT 的總 能量損耗可大大降低 70%。

碳化硅

應(yīng)用（新能源方面）

新能源汽車

碳化硅功率器件主要應(yīng)用于新能源車的電驅(qū)電控系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)硅基 功率半導(dǎo)體器件，碳化硅功率器件在耐壓等級、開關(guān)損耗和耐高溫性方面具備許多明顯的優(yōu)勢，有助于實現(xiàn)新能源車電力電子驅(qū)動系統(tǒng)輕量化、高 效化，它廣泛應(yīng)用于新能源車的主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC 轉(zhuǎn)換器和非 車載充電樁等關(guān)鍵電驅(qū)電控部件。

各大主流新能源車廠商積極布局碳化硅車型。

碳化硅器件應(yīng)用于車載充電系統(tǒng)和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能夠有效降低開關(guān)損耗、提高極限工作溫度、提升系統(tǒng)效率，目前全球已有超過 20 家汽車廠商在車載充電系統(tǒng)中使用碳化硅功率器件；碳化硅器件應(yīng)用于新能源汽車充電樁，可以減小充電樁體積，提高充電速度。SiC 在新能源汽車上的應(yīng)用將在保證汽車的強度和安全性能的前提下大大減輕汽車的重量，有效提升電動車 10%以上的續(xù)航里程，減少80%的電控系統(tǒng)體積。

新能源汽車

應(yīng)用于直流快速充電樁的碳化硅市場空間未來有望大增。由于成本的原 因，目前直流充電樁的碳化硅器件使用比例還相對較低。但通過配置碳 化硅功率器件，直流快速充電樁能極大簡化內(nèi)部電路，提高充電效率， 減小散熱器的體積和成本，減小系統(tǒng)整體的尺寸、重量。隨著 800V 快充技術(shù)的應(yīng)用，直流充電樁碳化硅市場有望高速增長。

碳化硅

光伏發(fā)電

在光伏發(fā)電應(yīng)用中，基于硅基器件的傳統(tǒng)逆變器成本約占系統(tǒng) 10%左右，卻是系統(tǒng)能量損耗的主要來源之一。使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅 MOSFET 與碳化硅 SBD 結(jié)合的功率模塊的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可從 96%提升至 99%以上，能量損耗降低 50%以上，設(shè)備循環(huán)壽命提升 50 倍，從而能夠縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度、延長器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆變器的未來發(fā)展趨勢。在組串式和集中式光伏逆變器中，碳化硅產(chǎn)品預(yù)計會逐漸替代硅基器件。

受益于中國 5G 通訊、 新能源等新興產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的世界領(lǐng)先地位，國內(nèi)碳化硅器件巨大的應(yīng)用市場空間驅(qū)動上游半導(dǎo)體行業(yè)快速發(fā)展，國內(nèi)碳化硅廠商具有自身優(yōu)勢。在全球半導(dǎo)體材料供應(yīng)不足的背景下，國際龍頭企業(yè)紛紛提出碳化硅產(chǎn)能擴張計劃并保持高研發(fā)投入。同時，國內(nèi)本土 SiC 廠家加速碳化硅領(lǐng)域布局，把握發(fā)展機會，追趕國際龍頭企業(yè)。

一家專注于半導(dǎo)體器件設(shè)計、制造和銷售的企業(yè)，它新出的碳化硅MOS管（SiC MOSFET）采用了硅和寬帶隙技術(shù)，具有更大的功率效率、更小的尺寸、更輕的重量、更低的總體成本等優(yōu)勢，該產(chǎn)品適用于600V以上的高壓場景，包括光伏、新能源汽車、充電樁、風(fēng)電、軌道交通等電力電子領(lǐng)域。