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一文了解SiC MOS的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2024-06-20 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】作為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料,碳化硅MOSFET具有更高的開關(guān)頻率和使用溫度,能夠減小電感、電容、濾波器和變壓器等組件的尺寸,提高系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換效率,并且降低對熱循環(huán)的散熱要求。在電力電子系統(tǒng)中,應(yīng)用碳化硅MOSFET器件替代傳統(tǒng)硅IGBT器件,可以實(shí)現(xiàn)更低的開關(guān)和導(dǎo)通損耗,同時(shí)具有更高的阻斷電壓和雪崩能力,顯著提升系統(tǒng)效率及功率密度,從而降低系統(tǒng)綜合成本。


作為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)材料,碳化硅MOSFET具有更高的開關(guān)頻率和使用溫度,能夠減小電感、電容、濾波器和變壓器等組件的尺寸,提高系統(tǒng)電力轉(zhuǎn)換效率,并且降低對熱循環(huán)的散熱要求。在電力電子系統(tǒng)中,應(yīng)用碳化硅MOSFET器件替代傳統(tǒng)硅IGBT器件,可以實(shí)現(xiàn)更低的開關(guān)和導(dǎo)通損耗,同時(shí)具有更高的阻斷電壓和雪崩能力,顯著提升系統(tǒng)效率及功率密度,從而降低系統(tǒng)綜合成本。


一文了解SiC MOS的應(yīng)用

圖:SiC/Si器件效率對比


一、行業(yè)典型應(yīng)用


碳化硅MOSFET的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括:充電樁電源模塊、光伏逆變器、光儲一體機(jī)、新能源汽車空調(diào)、新能源汽車OBC、工業(yè)電源、電機(jī)驅(qū)動等。


1.充電樁電源模塊


與下游數(shù)量較多的充電樁制造商和運(yùn)營商不同,目前充電模塊行業(yè)玩家數(shù)量有限。歷經(jīng)過去幾年的激烈競爭,行業(yè)逐漸出清。目前主流企業(yè)僅10家左右,包括特來電、盛弘股份、科華恒盛等為代表的自產(chǎn)自用型;以及英飛源、優(yōu)優(yōu)綠能、星源博睿、英可瑞等為代表的外供型兩類。


隨著新能源汽車800V平臺的出現(xiàn),主流充電模塊也從之前主流的15、20kW向30、40kW發(fā)展,輸出電壓范圍300Vdc-1000Vdc,并且具備雙向充電功能,以達(dá)到V2G/V2H等技術(shù)要求。因此,越來越多充電模塊企業(yè)開始采用SiC MOS方案。


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圖:新能源充電樁中SiC的應(yīng)用


2.光伏逆變器


在全球可再生能源的大力發(fā)展以及“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的推動下,全球光伏產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)張,光伏逆變器市場整體也呈現(xiàn)高速發(fā)展趨勢。根據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù),從出貨情況來看,2023逆變器累計(jì)出口99.54億美元,同比+11%。


經(jīng)過多年的市場競爭,當(dāng)前我國光伏逆變器行業(yè)已經(jīng)形成較為集中、整體競爭較為充分的格局。同時(shí),國內(nèi)知名逆變器品牌仍保持快速增長,出貨量及全球市場占有率也在穩(wěn)步提升。數(shù)據(jù)顯示,2022年全球光伏逆變器供應(yīng)商出貨量市場排名前五的企業(yè)是:陽光電源、華為、古瑞瓦特、錦浪科技和SMA。而在研究機(jī)構(gòu)BNEF公布的“全球最具融資價(jià)值光伏逆變器品牌”前十名榜單中,也有6家中國逆變器企業(yè)入圍,其中,正泰電源、華為、陽光電源居于前三,錦浪、特變電工、固德威也位列其中。


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圖:光伏逆變器中SiC的應(yīng)用


3.光儲一體機(jī)


光儲一體機(jī)采用電力電子控制技術(shù),通過智能控制實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移,協(xié)調(diào)控制光伏與儲能電池,平抑功率波動,并通過儲能變流技術(shù)輸出滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的交流電能向負(fù)載供電,滿足用戶側(cè)多場景應(yīng)用,廣泛應(yīng)用于離網(wǎng)光伏電站、分布式后備電源、儲能電站等場合。國內(nèi)光儲一體機(jī)生產(chǎn)企業(yè)主要有:科陸電氣、盛弘股份、興儲世紀(jì)、時(shí)代能創(chuàng)、精石電氣、錦宇新能源、智源新能、采日能源、華自科技、邦照電氣等。


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圖:光儲一體機(jī)中SiC的應(yīng)用


4.新能源汽車空調(diào)


隨著800V平臺在新能源汽車上的興起,在汽車空調(diào)壓縮機(jī)控制器方案中,SiC MOS憑借其高壓高效、貼片封裝體積小等優(yōu)勢,成為市場首選。行業(yè)頭部客戶如弗迪科技、翰昂、華域三電、蘇州中成、奧特佳、海立、威靈、上海光裕、重慶超力等。


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圖:新能源汽車空調(diào)中SiC的應(yīng)用


5.大功率OBC


三相OBC電路中SiC MOS應(yīng)用更高的開關(guān)頻率,可以減小磁性元器件體積和重量,提高效率和功率密度,同時(shí)高系統(tǒng)母線電壓,大大減少功率器件數(shù)量,便于電路設(shè)計(jì),提高可靠性。


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圖:大功率OBC中SiC的應(yīng)用


6.工業(yè)電源


工業(yè)電源主要應(yīng)用于如醫(yī)療電源、激光電源、逆變焊機(jī)、大功率DC-DC電源、軌道牽引機(jī)等,需要高壓、高頻、高效率的應(yīng)用場景。


二、競爭格局


調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole報(bào)告顯示,由于SiC MOS晶圓的產(chǎn)能限制,頭部SiC品牌如意法半導(dǎo)體(ST)、英飛凌科技(Infineon)、Onsemi、Wolfspeed和Rohm主力出貨市場都集中在新能源汽車行業(yè), 包括電驅(qū)、OBC和 DC/DC, 新能源汽車市場在2022年占據(jù)功率SiC市場份額的70%,到2028年,預(yù)測這一比例將增長至74%。


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圖:SiC主要應(yīng)用市場及占比


在國產(chǎn)碳化硅功率器件企業(yè)中,基本半導(dǎo)體依托強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì),以及在車規(guī)級SiC模塊產(chǎn)品積累的豐富經(jīng)驗(yàn),研發(fā)推出的第二代SiC MOS在光伏儲能、充電樁、工業(yè)電源、新能源汽車等領(lǐng)域都有量產(chǎn)出貨,廣受市場歡迎。


深圳基本半導(dǎo)體有限公司是中國第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新企業(yè),專業(yè)從事碳化硅功率器件的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,研發(fā)覆蓋碳化硅功率半導(dǎo)體的芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測試、驅(qū)動應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)。核心產(chǎn)品包括碳化硅二極管和MOSFET芯片、汽車級及工業(yè)級碳化硅功率模塊、功率器件驅(qū)動器及門極驅(qū)動芯片等,性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。公司在深圳投產(chǎn)6英寸碳化硅芯片產(chǎn)線、無錫投產(chǎn)汽車級碳化硅功率模塊專用產(chǎn)線;自主研發(fā)的汽車級碳化硅功率模塊已收獲了近20家整車廠和Tier1電控客戶的30多個(gè)車型定點(diǎn),成為國內(nèi)第一批碳化硅模塊量產(chǎn)上車的頭部企業(yè);采用自研芯片的碳化硅功率器件已累計(jì)出貨數(shù)千萬顆,服務(wù)于光伏儲能、電動汽車、軌道交通、工業(yè)控制、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的全球數(shù)百家客戶。


三、產(chǎn)品選型表


基本半導(dǎo)體第二代碳化硅MOSFET系列產(chǎn)品基于6英寸晶圓平臺開發(fā),比上一代產(chǎn)品在比導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗以及可靠性等方面表現(xiàn)更為出色。


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圖:碳化硅MOSFET


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圖:基本半導(dǎo)體SiC MOSFET產(chǎn)品選型表


四、總結(jié)


作為亞太區(qū)領(lǐng)先的電子元器件授權(quán)代理商Excelpoint世健旗下的全資子公司, Synergy世輝電子繼承了良好的技術(shù)基因, 能提供一站式的器件硬件支持, 同時(shí)也在培養(yǎng)自己的軟件工程師,后續(xù)還將提供高速電機(jī)的軟件測試支持, 助力客戶建立自主可控的應(yīng)用開發(fā)能力,并縮短項(xiàng)目周期,在激烈的市場中早日占領(lǐng)高地。

(來源:世?。?/p>


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