行業(yè)資訊

SiC功率器件發(fā)展分析

ainet.cn   2021年12月16日

       目前大多數(shù)車(chē)企的首選方案是高電壓快充方案(800V),由于IGBT已經(jīng)達(dá)到硅基材料的物理極限,難以滿(mǎn)足新能源汽車(chē)未來(lái)提高續(xù)航能力、減輕汽車(chē)重量、縮短充電時(shí)間等要求,碳化硅器件在未來(lái)存在明顯優(yōu)勢(shì)。

1. 不同功率器件的特性及適用場(chǎng)景
       功率器件根據(jù)其不同的特性有不同的應(yīng)用范圍。

 

       SiC器件能夠適應(yīng)更復(fù)雜的工作環(huán)境。

 

       高壓平臺(tái)下SiC功率器件性能優(yōu)勢(shì)更加明顯:一方面,在800V 平臺(tái)下SiC 器件損耗顯著低于IGBT,在常用的25%的負(fù)載下其損耗低于IGBT 80%;另一方面,在400V電壓平臺(tái)下,SiC能夠比IGBT器件擁有2-4%的效率提升,而在750V電壓平臺(tái)下其提升幅度則可增大至3.5%-8%。

2. SiC功率器件市場(chǎng)將迎高速發(fā)展
       碳化硅功率器件憑借耐高壓、耐高溫的特點(diǎn),可有效地應(yīng)用于新能源汽車(chē)等領(lǐng)域,預(yù)計(jì)2025年碳化硅功率器件的市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至48.32億美元,其中52%將會(huì)應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域。碳化硅功率器件市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)也將推動(dòng)導(dǎo)電型碳化硅襯底的需求釋放。

光伏發(fā)電打開(kāi)碳化硅襯底市場(chǎng)空間
       采用碳化硅器件可有效提高光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換效率: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。
       越來(lái)越多的公司投資碳化硅光伏逆變器,預(yù)計(jì)在2048 年,光伏逆變器中碳化硅功率器件占比可達(dá)85%。

 

3. SiC功率器件在新能源汽車(chē)系統(tǒng)不同組件中的應(yīng)用情況
       正是由于SiC功率器件的諸多特性,才使其可以在混合動(dòng)力及純電動(dòng)車(chē)中大范圍的應(yīng)用。新能源汽車(chē)系統(tǒng)架構(gòu)中涉及到功率半導(dǎo)體應(yīng)用的組件包括:電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)載充電系統(tǒng)(OBC)、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(車(chē)載 DC/DC)和非車(chē)載充電樁。
       電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):碳化硅功率器件主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的電機(jī)控制器,可減小電力電子系統(tǒng)體積、提高功率密度等。


 

4. 企業(yè)布局:多企業(yè)布局SiC功率器件
       近年來(lái),越來(lái)越多的整車(chē)企業(yè)開(kāi)始布局碳化硅功率器件,如蔚來(lái)、江淮、比亞迪、一汽集團(tuán)、吉利汽車(chē)等在內(nèi)的多家企業(yè),加速SiC功率器件相關(guān)布局。
       蔚來(lái):計(jì)劃2022年一季度開(kāi)始交付的蔚來(lái)首款轎車(chē)ET7,該車(chē)將是全球首款應(yīng)用碳化硅功率模塊的電動(dòng)車(chē)之一。在新技術(shù)的支持下,ET7的續(xù)航里程能夠超過(guò)1000公里。
       江淮:2021年4月江淮汽車(chē)與博世動(dòng)力總成系統(tǒng)中國(guó)區(qū)在上海簽訂了SiC逆變器方面的戰(zhàn)略協(xié)議。
       比亞迪:比亞迪擴(kuò)建模塊式生產(chǎn)線(xiàn),對(duì)外招標(biāo)采購(gòu)SiC分選機(jī)和SiC測(cè)試機(jī);計(jì)劃到2023年,在旗下所有電動(dòng)車(chē)中用SiC功率半導(dǎo)體全面替代IGBT。2021年6月30日,比亞迪半導(dǎo)體上市申請(qǐng)獲受理,計(jì)劃投資31億元建設(shè)3個(gè)項(xiàng)目,其中包括建設(shè)SiC晶圓生產(chǎn)線(xiàn)。該項(xiàng)目總投資超過(guò)7.3億,年產(chǎn)能達(dá)到24萬(wàn)片。
       一汽:一汽集團(tuán)合資企業(yè)蘇州億馬半導(dǎo)體的碳化硅模塊項(xiàng)目正式投產(chǎn),一期投資2億元。
       吉利:2021年8月,吉利汽車(chē)宣布此阿勇羅姆SiC器件,吉利將利用羅姆的先進(jìn)SiC功率解決方案,開(kāi)發(fā)高效電控系統(tǒng)和車(chē)載充電系統(tǒng)。2021年5月旗下威睿電動(dòng)與SiC功率廠商芯聚能合資成立廣東芯粵能半導(dǎo)體,布局車(chē)規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體,與芯聚能產(chǎn)業(yè)鏈上下形成聯(lián)動(dòng)。

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