您認為SiC功率器件市場的走向?qū)�會如何？市場需求將集中在哪些�?yīng)用場景？

陳子穎

英飛凌科技工業(yè)功率控制事業(yè)部市場總監(jiān) 

SiC 功率器件市場的走向由其應(yīng)用價值決定，電動汽車中的主驅(qū)采用SiC MOSFET，因為碳化硅的芯片尺寸小，功率密度高；損耗低，效率高，增加電動車?yán)m(xù)航里程。

而燃料電池中的高速空壓機轉(zhuǎn)速10萬轉(zhuǎn)以上，驅(qū)動器的調(diào)制頻率需要50kHz以上，這就需要采用SiC MOSFET。

同樣是采用SiC MOSFET的電機驅(qū)動，SiC MOSFET的價值體現(xiàn)不一樣。

SiC MOSFET有多方面的出色性能，所以在光伏逆變器、UPS、ESS、電動汽車充電、燃料電池、電機驅(qū)動和電動汽車等領(lǐng)域都有相應(yīng)靚麗的應(yīng)用。

而英飛凌在功率半導(dǎo)體技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用有長期的積累，了解SiC 技術(shù)在這些應(yīng)用中的價值，為應(yīng)用開發(fā)產(chǎn)品，提供解決方案，在PCIM展會上我們會展出最新的SiC 系列產(chǎn)品，各類評估板和參考設(shè)計，現(xiàn)場交流分享SiC MOSFET設(shè)計中的經(jīng)驗和解決方法。

夏超

安森美中國區(qū)汽車現(xiàn)場應(yīng)用工程師 

隨著產(chǎn)能的逐步爬坡，SiC功率器件將會逐漸從當(dāng)前的高端電動汽車標(biāo)配，逐步向中端電動汽車拓展，進而變成電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置，實現(xiàn)電動汽車更為高效的運行，這一點與中國當(dāng)前的碳達峰與碳中和目標(biāo)相一致。不僅僅是電動汽車領(lǐng)域，隨著SiC功率器件生產(chǎn)成本的進一步降低，在新能源發(fā)電、遠距離高壓輸變電等領(lǐng)域?qū)�會有更為廣闊的空間。

Doug Bailey

Power Integrations市場營銷副總裁  

盡管SiC比GaN更早實現(xiàn)商業(yè)化，但我們相信SiC將始終是一種比傳統(tǒng)硅或GaN成本更高的技術(shù)。因此，我們預(yù)計GaN將逐漸滲透到許多傳統(tǒng)硅的應(yīng)用領(lǐng)域，只是因為它是一種更佳、更高效的開關(guān)技術(shù)。SiC仍將是適合于更高壓應(yīng)用的解決方案。我們不確定交變電壓點最終會在哪里，但目前GaN的電壓最高可達750V。也許它將會更高。但對于800V及以上的電壓，目前SiC是首選的解決方案，并可能在一段時間內(nèi)保持這種狀態(tài)。

王中健

上海功成半導(dǎo)體科技有限公司SiC產(chǎn)品線總監(jiān)

隨著SiC襯底成本的降低及工藝制程的優(yōu)化升級，SiC功率器件的成本和性能會隨著時間呈現(xiàn)愈發(fā)提升的趨勢。這也就意味著其相比于硅基器件的優(yōu)勢將繼續(xù)隨時間增大。由于SiC本身的材料和器件結(jié)構(gòu)限制，其主要的市場化應(yīng)用范圍仍應(yīng)集中于650 V- 3300V電壓，~kHz頻率量級。在該電壓量級應(yīng)用范圍內(nèi)，根據(jù)主要的兩類市場，SiC器件將呈現(xiàn)兩種不同的技術(shù)優(yōu)化路線：

1）對于EV/HEV車載充電機及充電樁而言，在400 V基礎(chǔ)上向800 V電壓平臺發(fā)展是未來的發(fā)展趨勢。在這一應(yīng)用環(huán)境下，將對器件的模塊化程度有著新的要求，對應(yīng)的并聯(lián)均流、長程可靠性等技術(shù)問題也亟待解決；

2）光伏逆變器及服務(wù)器或其他電源應(yīng)用中，當(dāng)前SiC二極管已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)模替代，如何將SiC MOSFET大規(guī)模引入該領(lǐng)域仍舊是一個問題。一個可能的發(fā)展趨勢是隨著逆變器或電源的功率逐漸增加，SiC IPM隨著技術(shù)迭代提供更強的輸出功率和更低的開關(guān)損耗，性能和應(yīng)用此消彼長才能更方便的打開市場。

何黎

萬國半導(dǎo)體元件(深圳)有限公司Marketing Manager 

SiC功率器件市場目前還處于早期階段，但是當(dāng)前市場端對于SiC的需求遠遠大于現(xiàn)有產(chǎn)能。所以隨著SiC相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)鏈的進一步完善和豐富，產(chǎn)能和良率的進一步提升，SiC功率器件的市場規(guī)模會大幅度增長。

目前SiC功率器件應(yīng)用場景主要集中在與新能源車相關(guān)的應(yīng)用，例如電驅(qū)、DC-DC、 OBC,、heat pump，還有配套的超級充電樁；于此同時，在儲能、光伏逆變、高功率密度電源、電力傳輸?shù)裙�業(yè)領(lǐng)域?qū)�SiC也有大量需求，未來隨著產(chǎn)能的進一步釋放，這些工業(yè)領(lǐng)域也將大量采用SiC。

陳鑫磊

泰克科技行業(yè)開發(fā)經(jīng)理

個人觀點，SiC功率器件因其優(yōu)異的特性必然會在將來逐步替代傳統(tǒng)硅基 器件的應(yīng)用場景，尤其在那些對效率，體積，安全等有更高要求的應(yīng)用場景。目前我們接觸的客戶使用SiC比較集中在新能源發(fā)電領(lǐng)域，儲能，新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)，超級充電樁，醫(yī)療脈沖電源，軌道交通等，隨著技術(shù)的成熟和價格逐步降低，相信會有越來越多的應(yīng)用場景會采用SiC 器件。

距離SiC規(guī)模化上車的時間點已經(jīng)越來越近，有越來越多的車企開始推出搭載800V高壓平臺的車型，而SiC正是適配這種電氣架構(gòu)的不二之選。請問，現(xiàn)階段800V SiC的產(chǎn)業(yè)化進程如何？預(yù)計800V平臺何時會真正落地并大規(guī)模上車？其主要面臨的挑戰(zhàn)是什么？

夏超

安森美中國區(qū)汽車現(xiàn)場應(yīng)用工程師 

在電氣性能等方面，SiC MOSFET功率器件要優(yōu)于以IGBT為首的Si基功率器件。電動汽車經(jīng)常運行在中低速環(huán)境下，而SiC MOSFET在輕載工況下的低損耗性能尤為出色，同等功率等級下可獲取更為優(yōu)秀的續(xù)航表現(xiàn)。與此同時，SiC功率器件由于其材料特點，可運行在遠高于Si功率器件可承受的結(jié)溫環(huán)境下，即高載荷工況下的魯棒性要更好。綜合以上優(yōu)點，SiC器件的上車既是順應(yīng)國家碳減排政策的要求，也是能源技術(shù)更新迭代的大勢所趨。

練俊

丹佛斯硅動力有限公司大客戶經(jīng)理 

我們看到整個SiC產(chǎn)業(yè)鏈都在加速發(fā)展以應(yīng)對新能源汽車帶來的巨大需求。從我們了解到的國內(nèi)800V SiC平臺會在2024-2025年迎來爆發(fā)。而在歐美市場上這個趨勢我們感覺會更快。目前面臨的挑戰(zhàn)一方面是成熟SiC產(chǎn)能不足的問題可能會持續(xù)存在，同時市場的爆發(fā)也會帶來很多新品的應(yīng)用，其SiC芯片和模塊的可靠性，尚待市場的最終檢驗。

Doug Bailey

Power Integrations市場營銷副總裁  

電動汽車已經(jīng)在生產(chǎn)800V母線車型，我們預(yù)計這一趨勢將繼續(xù)并加速。奧迪、保時捷、現(xiàn)代和起亞都有800V母線電動汽車在售，而Lucid Air采用的是900V母線 - 信息來自《美國汽車新聞》上的一篇報道。業(yè)界引用了汽車行業(yè)主要供應(yīng)商GKN電動傳動系統(tǒng)部門負責(zé)人Dirk Kesselgruber的觀點：“到2025年，進入市場的大部分應(yīng)用將是800V。我們認為它將成為主流，韓國現(xiàn)代已經(jīng)證明它在價格上具有競爭力�！�

Power Integrations等領(lǐng)先的IC廠商正在提供適用產(chǎn)品，推動電動汽車市場向更高母線電壓的轉(zhuǎn)變。解決方案早已推出，并且正應(yīng)用于實際生產(chǎn)。

王中健

上海功成半導(dǎo)體科技有限公司SiC產(chǎn)品線總監(jiān) 

國外大廠有陸續(xù)推出700-900V電壓平臺的產(chǎn)品，國內(nèi)廠商進展相對較少。800V 平臺何時會真正落地并大規(guī)模上車，隨著SiC產(chǎn)業(yè)成熟，成本降低，近幾年內(nèi)肯定會發(fā)生。

目前電動車的主流電壓平臺還是在400V水平下運行。出于整套系統(tǒng)，如連接電池、電機間的電纜粗細，整車的冷卻系統(tǒng)等方面的性能優(yōu)化，國際上部分電車廠商開始開發(fā)800 V電壓平臺。該系統(tǒng)最早在保時捷和奧迪等高端豪華電動車車型上嘗試，后來逐漸進入到中檔汽車市場，比如比亞迪、現(xiàn)代、起亞等車廠也跟進了該領(lǐng)域研發(fā)和樣車制造階段。

對于800 V電壓平臺的產(chǎn)業(yè)化預(yù)期，主流觀點認為將在2022-2023年實現(xiàn)量產(chǎn)。目前其產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)主要還是集中在上游器件及系統(tǒng)零部件性能升級上。第一、系統(tǒng)從400 V提升到800 V，需要新增一個DC-DC升壓部件；第二、原架構(gòu)中的電池系統(tǒng)、電機及控制系統(tǒng)、DC-DC，OBC電源等電學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計需要重新考慮散熱、耐壓等技術(shù)參數(shù)；第三、采用的原材料及基本元器件，如線纜、繼電器、保險絲、電容、電阻、電感、半導(dǎo)體整流管和開關(guān)管都需要從650 V提高到1200 V。

陳鑫磊

泰克科技行業(yè)開發(fā)經(jīng)理 

800V 高壓平臺是新能源汽車領(lǐng)域非常熱門的話題，目前從公開的信息平臺，各大汽車廠商已經(jīng)發(fā)布了其800V 高壓平臺車型上市計劃表，未來800V平臺肯定是大趨勢。基于800V高壓平臺新能源汽車最大的優(yōu)勢可以很好的解決客戶電動汽車?yán)锍探箲]問題，但是對于汽車廠家來說會在汽車整個電氣設(shè)計各個環(huán)節(jié)都會面臨新的挑戰(zhàn)，首先SiC作為一個核心功率器件勢必成為800V架構(gòu)的首選，關(guān)聯(lián)的還有汽車電池，電控，小三電系統(tǒng)，高壓連接件及其他各種元器件。泰克專注與測試領(lǐng)域，客戶在800V架構(gòu)，應(yīng)用SiC 器件測試領(lǐng)域面臨最大的挑戰(zhàn)，如何安全，高效的應(yīng)用SiC，如何提升整體的效率，如何去除干擾看到真實可靠的信號特征，如何解決EMC問題等等。在此，泰克科技可以為您提供針對性的測試解決方案，讓工程師在設(shè)計過程中，有高效的測試工具，有針對性的測試方法，對設(shè)計每一步的測試都充滿信息，推動SiC技術(shù)在各種應(yīng)用場景的應(yīng)用。

您認為SiC上車有何必要性和重要性？供應(yīng)鏈配套情況如何？國內(nèi)SiC供應(yīng)鏈面臨哪些挑戰(zhàn)？

Doug Bailey

Power Integrations市場營銷副總裁  

電動機的核心是轉(zhuǎn)子，通過產(chǎn)生變化的磁場來驅(qū)動轉(zhuǎn)子。電壓越高，則電機的轉(zhuǎn)速更快，體積也更小。這種尺寸的減小不僅可減輕重量，而且還可釋放寶貴的空間并降低材料成本。電壓更高時，可以更少的電流提供相同的功率。如果電壓從400V翻倍至800V，電流則會減半，從而使電纜更小、更輕，進一步縮減重量、空間和成本。因此，800V架構(gòu)可提高功率密度并延長續(xù)航里程。

800V還有助于縮短充電時間。正如我們之前提到的，在相同功率下，將電壓加倍會將電流減半。充電的損失之一是通過散熱損失的功率。熱量損失與電流成正比，因此在800V的系統(tǒng)中，由于電流減少，產(chǎn)生的熱量和功率損失也隨之減少。這被稱為增加功率保留，因為功率損失減少，就會有更多的功率進入電池，加快充電速度。

SiC比傳統(tǒng)的硅或IGBT的效率高得多，因此SiC MOSFET是電動汽車應(yīng)用的首選。

王中健

上海功成半導(dǎo)體科技有限公司SiC產(chǎn)品線總監(jiān) 

新能源汽車需要SiC功率器件的必要性和重要性：對于新能源汽車而言，其重要的發(fā)展方向為更快的充電速度以及更長的續(xù)航里程。因此，這就需要讓新能源車充電性能大幅提升，快速提升電池的充電速率；并且有更高的整車運行效率，可以在同等電量下，有更長的續(xù)航里程。同時，新能源汽車電氣架構(gòu)逐漸向800V平臺升級。在這些需求下， SiC器件憑借其低導(dǎo)通損耗、高工作頻率、小體積以及高工作電壓等特點逐步開始取代Si器件，廣泛應(yīng)用于主驅(qū)逆變、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（DC/DC）、車載充電系統(tǒng)（OBC）以及非車載充電樁中。400V電壓平臺下SiC比IGBT由2-4%的效率提升，而在750V電壓平臺其提升幅度則可以增大到3.2%-8%。

供應(yīng)鏈配套情況：目前全球范圍內(nèi)SiC晶圓制造已得到快速發(fā)展，從襯底到最后的封裝已形成完整的體系。而在國內(nèi)發(fā)展速度相較于國外還是相對落后，但是正處于迎頭趕上階段，SiC功率器件的供應(yīng)鏈配套從上游的SiC襯底以及外延制造到下游的模塊封裝也形成了自有的完整體系。

供應(yīng)鏈面臨挑戰(zhàn)（1）SiC襯底材料成本較高，相較于Si晶圓成本還是有較大差距，大尺寸（8英寸以上）SiC襯底材料國內(nèi)成熟度不高。（2）SiC晶圓制造設(shè)備大多數(shù)需要從海外進口，受疫情影響，目前SiC制造設(shè)備出現(xiàn)供需不平衡現(xiàn)象。（3）目前國內(nèi)的IDM以及代工行業(yè)處于新興階段，主要制程以二極管為主，可以制造MOSFET的屈指可數(shù)，且相較于國外大廠技術(shù)有一定代差。多數(shù)國內(nèi)新能源汽車廠家依然缺少SiC芯片現(xiàn)象。（4）目前國內(nèi)相關(guān)代工廠正處于或即將處于量產(chǎn)爬坡階段，產(chǎn)能總體較低，還需要3年左右的全行業(yè)聯(lián)動發(fā)展。

器件的升級換代會加速新能源汽車的發(fā)展，同時隨著當(dāng)前油價連連高漲，帶來新能源汽車需求爆發(fā)也會催生和倒逼SiC的發(fā)展。從Si基的IGBT切換到SiC的MOSFET，是否會因電動化的進程加快而快速切換？

練俊

丹佛斯硅動力有限公司大客戶經(jīng)理 

終端用戶對充電時間以及續(xù)航里程的要求已經(jīng)在倒逼SiC MOSFET的發(fā)展。從我們客戶的一些需求以及未來的規(guī)劃，丹佛斯確實很明顯地感受到SiC的應(yīng)用在800V領(lǐng)域明顯加速。我們有理由相信這是未來的大趨勢。

Doug Bailey

Power Integrations市場營銷副總裁 

Power Integrations認為，包括淘汰傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的法規(guī)、石油供應(yīng)的不確定性和價格上漲以及Power Integrations等IC廠商在WBG（SiC和GaN）技術(shù)方面的持續(xù)發(fā)展等在內(nèi)的諸多因素都將加速向SiC MOSFET的轉(zhuǎn)移，這是不可避免的。

王中健

上海功成半導(dǎo)體科技有限公司SiC產(chǎn)品線總監(jiān) 

隨著汽車產(chǎn)業(yè)電動化的進程加快，肯定會加速Si 基的IGBT 切換到SiC 的MOSFET。SiC的性能優(yōu)勢（效率、能力、體積）是很明顯的，目前受制于襯底成本、制程能力、產(chǎn)業(yè)鏈成熟度問題，碳化硅器件才沒有大規(guī)模取代IGBT。但隨著電動化的進程加快，市場擴大，產(chǎn)業(yè)上下游的全面升級，可靠性、電路拓撲等都會越發(fā)成熟，在電動汽車領(lǐng)域SiC器件逐步取代Si基器件將成為必然趨勢。

SiC器件的全方位優(yōu)化可滿足新能源汽車應(yīng)用的更高需求。隨著功率半導(dǎo)體的平均結(jié)溫不斷上升，在大量應(yīng)用SiC功率器件的同時，如何通過耐高溫驅(qū)動器提供良好配合，就變得異常重要。電機與電控系統(tǒng)相伴相生，SiC功率組件為其提供支持，實現(xiàn)電機與電控系統(tǒng)的完美匹配和全面優(yōu)化。請問，貴司在這方面有怎樣的技術(shù)突破和發(fā)展？

蘇勇錦

羅姆半導(dǎo)體（深圳）有限公司技術(shù)中心高級經(jīng)理 

羅姆致力于開發(fā)非常適合驅(qū)動SiC元器件的柵極驅(qū)動器IC，與SiC元器件結(jié)合使用時，可以更大程度地發(fā)揮出其特性。此外，羅姆還在開發(fā)內(nèi)置SiC產(chǎn)品的IC，例如內(nèi)置SiC MOSFET的AC/DC轉(zhuǎn)換器控制IC。備有1700V SiC MOSFET + AC/DC轉(zhuǎn)換器評估板供用戶進行測試。該評估板集成了1700V SiC MOSFET和用于驅(qū)動的AC/DC轉(zhuǎn)換器控制IC，能夠與大功率工業(yè)設(shè)備中的輔助電源配合使用。

Doug Bailey

Power Integrations市場營銷副總裁  

我們的公司名Power Integrations恰如其分地表達了我們的發(fā)展理念：我們將所涉足的幾乎所有市場。我們善于技術(shù)集成，以此我們提供了諸多好處，包括提高效率、減小尺寸、減少BOM元件數(shù)和提高可靠性。

在SiC技術(shù)的應(yīng)用方面，我們著力于以下兩個方面。

符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)、額定耐壓1700V的InnoSwitch™3-AQ IC產(chǎn)品系列是業(yè)界首款采用碳化硅(SiC)初級開關(guān)MOSFET的汽車級開關(guān)電源IC。新IC可提供高達70W的輸出功率，主要用于600V和800V純電池和燃料電池乘用車，以及電動巴士、卡車和各種工業(yè)電源應(yīng)用。高度集成的InnoSwitch IC可將電源的元件數(shù)量減少多達50%，從而節(jié)省大量電路板空間、增強系統(tǒng)可靠性并緩解元器件采購所面臨的挑戰(zhàn)。

800V電池正在成為電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。多個車輛系統(tǒng)連接到這個強大的電源，但精巧的電子控制電路只需要幾伏電壓即可進行工作和通信。使用InnoSwitch器件的電路可以使用很小的電路板面積，安全地從主母線上汲取少許能量供控制電路使用，而不會造成能量的浪費。最值得一提的是，新器件還可以大幅簡化主牽引逆變器的應(yīng)急電源的設(shè)計。應(yīng)急電源需要隨時準(zhǔn)備著在30V和1000V之間的任何電壓下工作。我們基于SiC的InnoSwitch3-AQ器件可以輕松應(yīng)對如此廣泛的工作電壓范圍。

新IC采用緊湊的InSOP™-24D封裝，使用FluxLink™反饋鏈路，可以為次級側(cè)控制提供高達5000伏有效值電壓的加強絕緣。FluxLink技術(shù)可直接檢測輸出電壓，其優(yōu)勢在于可提供高精度的控制以及極其快速的動態(tài)響應(yīng)特性。在無需借助外部電路的情況下，電源在30V輸入電壓下即可工作，這對滿足功能安全的要求至關(guān)重要。其他保護功能包括輸入欠壓保護、輸出過壓保護和過流限制。新器件內(nèi)部還集成同步整流和準(zhǔn)諧振(QR)/CCM反激式控制器，可實現(xiàn)90%以上的效率，輕松滿足最嚴(yán)格的OEM廠商要求。采用此方案的電源空載功耗可低于15mW，可以降低電池管理系統(tǒng)當(dāng)中電池的自放電。

另一方面表現(xiàn)在工業(yè)、牽引和可再生能源應(yīng)用領(lǐng)域。Power Integrations還提供基于SCALE™-2技術(shù)的高度集成的SiC門極驅(qū)動器。有多種規(guī)格的器件可供選擇，以精確匹配行業(yè)領(lǐng)先供應(yīng)商的先進模塊的要求。Power Integrations的SiC門極驅(qū)動器集成了復(fù)雜的高級鉗位短路保護電路和無需光耦器的絕緣功能。這些器件能夠?qū)崿F(xiàn)模塊的高精度并聯(lián)，在某些情況下能夠消除多達六分之一的模塊。

結(jié)語

作為全球電力電子頂尖展會PCIM Europe的姐妹展，PCIM Asia上海國際電力元件、可再生能源管理展覽會是一場在亞洲領(lǐng)先的電力電子國際展覽會及研討會。PCIM Asia 作為一個涵蓋組件、驅(qū)動控制、散熱管理及終端智能系統(tǒng)的全方位展示平臺，向業(yè)界人士呈現(xiàn)一條完整的產(chǎn)業(yè)價值鏈。來自工業(yè)電子、汽車電子、超大功率應(yīng)用、智能家居、可再生能源管理等領(lǐng)域的買家齊聚一堂，參與這場年度電力電子盛會！