車(chē)用功率半導(dǎo)體SiC、GaN,十年內(nèi)預(yù)估成長(zhǎng)三倍
關(guān)鍵詞: 第三代半導(dǎo)體 碳化矽 氮化鎵 SiC MOSFET 車(chē)載充電器
隨著電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)大,產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,高階功率半導(dǎo)體在車(chē)款中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛。據(jù)分析機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),至2036年前,車(chē)用功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)三倍,達(dá)到420億美元。這一增長(zhǎng)主要得益于碳化矽(SiC)與氮化鎵(GaN)的廣泛應(yīng)用。
三年前,電動(dòng)車(chē)采用SiC MOSFET(場(chǎng)效電晶體)尚可作為宣傳賣(mài)點(diǎn),但如今,使用SiC的純電動(dòng)車(chē)已比比皆是,甚至連插電混動(dòng)車(chē)(PHEV)也開(kāi)始采用。豐田(Toyota)和舍弗勒(Schaeffler)均宣布推出油電車(chē)用的SiC MOSFET。這標(biāo)志著碳化矽技術(shù)已進(jìn)入成熟階段。由于晶圓供應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,眾多公司已擴(kuò)大量產(chǎn)200毫米的碳化矽晶圓。Wolfspeed和英飛凌(Infineon)已開(kāi)始量產(chǎn),并成為小米、理想等中國(guó)車(chē)廠的供應(yīng)商,推動(dòng)碳化矽成為市場(chǎng)主流選項(xiàng),即便是純電里程不高的油電車(chē)也選用SiC,足見(jiàn)其成熟度。
緊隨碳化矽之后,氮化鎵(GaN)也備受關(guān)注。氮化鎵以其高功率、高電壓特性,準(zhǔn)備在電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)上大展身手。中國(guó)長(zhǎng)安汽車(chē)預(yù)計(jì)在2027年推出搭載氮化鎵車(chē)載充電器的新車(chē),由Navitas供應(yīng)元件,功率密度達(dá)到每公升6 kW,遠(yuǎn)高于目前主流車(chē)載充電器每公升2 kW的水平。換言之,在體積相同的情況下,充電功率有望翻倍提升。
IDTechEX分析師認(rèn)為,氮化鎵初期主要應(yīng)用于車(chē)載充電和直流變壓器,隨后包括恩智浦(NXP)、VisIC等廠商正在開(kāi)發(fā)氮化鎵驅(qū)動(dòng)逆變器,有望取代部分矽基逆變器和SiC逆變器。
考慮到成本、開(kāi)發(fā)時(shí)程和量產(chǎn)規(guī)模等因素,未來(lái)幾年內(nèi),預(yù)計(jì)將看到更多混合配置的功率半導(dǎo)體組合,如Si IGBT、SiC MOSFET和GaN HEMT并聯(lián),以兼顧成本并滿足不同負(fù)載需求。在成本考量不那么敏感的產(chǎn)品上,全面采用碳化矽逆變器是最合理高效的選項(xiàng)。在GaN獲得更具體商業(yè)應(yīng)用前,SiC的大量增長(zhǎng)似乎是可以預(yù)期的趨勢(shì)。
此外,據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,全球電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)對(duì)高階功率半導(dǎo)體的需求持續(xù)攀升,碳化矽和氮化鎵技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用,將進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)車(chē)性能的提升和成本的降低。各大車(chē)廠和半導(dǎo)體廠商的積極布局,預(yù)示著未來(lái)電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)將迎來(lái)更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)革新。