潮水就是即便你放弃了我,也不故障我越来越火。
距离特斯拉宣布放弃碳化硅已经由去了一年,这个市场非但没有被甩掉,反而以GaN、SiC为代表的第三代半导体生长备受关注:Yole数据显示,2026年GaN市场规模预计可达6.72亿美元。SiC碳化硅2027年全球SiC功率半导体市场规模有望突破60亿美元。
展望是人算不如天算,第三代半导体优势已经被讲的翻来覆去了,市场的反馈是最真实和残酷的—很火但不是主流。
01
碳化硅与新能源车能不能齐飞?
新能源是第三代半导体应用的主要驱动力。新能源车的*特点和“挂念”就是充电。车企自建超充桩引领行业进入快充时代,大功率充电桩占比逐步提升。
量有多大呢?2023年中国新能源汽车产销划分完成958.7万辆和949.5万辆,同比划分增进35.8%和37.9%,而据展望2024年新能源汽车产销将到达1150万辆车左右的规模,增进约20%。
这个数字占到汽车市场的三分之一。
碳化硅的应用就是在直流充电桩上。电动汽车消费者最关注的问题就是续航里程与充电时间,基于此,提高充电桩的充电速率迫在眉睫。
凭证华为测算,要实现5min以内快充,充电桩功率须向480kw演进。为顺应未来大功率高压快充生长趋势,主流车企及充电运营商已经最先结构大功率快充桩。如:国网快充桩招标中,80kw充电桩占比已从2020年的63%下降至2022年的37%,而160kw和240kw划分从35%和1%上升至57%和4%,并已最先结构480kW的大功率快充桩,此外广汽埃安的A480超级充电桩*充电功率亦是到达480kW。
碳化硅是可以解决这个问题的。在高压快充的趋势下,碳化硅器件的运用能有用解决充电桩装备现在亟需接纳更耐高压、耐高温、平安的新型器件的痛点,降本增效实现电动车快速充电。从效率角度来看,SiC MOSFET和二极管产物依赖其耐高压、耐高温、开关频率快的特征,可以很好地用于充电桩模块。与传统硅基器件相比,碳化硅模块可以增添充电桩近30%的输出功率,而且削减消耗高达50%左右。同时,碳化硅器件的抗辐射特征还能够增强充电桩的稳固性。从成本角度来看:碳化硅的优异特征能够有用提高单元功率密度,减小模块体积并简化电路设计,对降低充电桩产物成本起到至关主要的作用。
我国新能源上险乘用车中碳化硅应用逐步向25万以下车型渗透,除特斯拉外碳化硅车型以比亚迪、吉祥、蔚来、小鹏为主,据NE时代数据,新增智己、问界M9、理想等车型;比亚迪车型包罗汉、唐EV、海豹、瞻仰U8、腾势D9、腾势N8、腾势N7的800V架构为主,大部门为双电机电控车型;吉祥车型与价位段漫衍较广,车型包罗极氪001/X/007、极星2、沃尔沃XC40/C40、smart精灵#1#3、路特斯ELETRE等;蔚来大部门车型使用碳化硅,现在主要为400V平台;小鹏G6G9X9车型使用碳化硅。
飞锃半导体副总监袁建在做碳化硅市场剖析时提到,800V平台市场渗透率将稳步提升,预计在2025年占比到达13%,这将进一步增添碳化硅的应用规模;当前OBC市场以6.6KW为主,预计到2025年6.6KW仍然占比在57.2%;11KWOBC市场占比将逐年提升,市场古比将从9%增添到18%。2027年全球市场预计将跨越60亿美元,其中下游汽车应用占比将跨越75%。全球碳化硅厂商行业集中度较高,前五大厂商占有70%的市场份额。海内碳化硅产业崛起,上游衬底行业竞争优势相对显著。
另外,在光伏储能市场方面,功率密度需求提升,MPPT开关管有由IGBT切换成SiC的时机。储能系统有双向功率变换需求,SiC时机增添。逆变侧夹杂模块(IGBT SIC Diode)占比逐步提升。新能源汽车市场方面,800V平台市场渗透率将稳步提升,预计在2025年占比到达13%,这将进一步增添碳化硅的应用规模;当前OBC市场以6.6KW为主,预计到2025年6.6KW仍然占比在57.2%;11KW OBC市场占比将逐年提升,市场占比将从9%增添到18%;新能源汽车市场是碳化硅应用的主要增量市场,预计占比在75%以上,并在未来进一步提升。讲述分享了飞锃半导体碳化硅MOSFET产物方案,以及第三代750V/55mohm碳化硅MOSFET、第三代1200V/40mohm碳化硅MOSFET,以及Gen4 1200V单芯大电流碳化硅二极管、Gen3 1200V 20/30A碳化硅二极管等。
新能源车能飞,那碳化硅也行。
02
不惧价格战,BBA集体涨价
真正带飞的,还得是领头雁
意法半导体是全球着名的IDM模拟芯片厂商,一直在起劲推进碳化硅营业。中国是碳化硅的主要市场,而且与三安光电睁开互助推动碳化硅营业,并将扩大SiC器件制造能力。6月4日,意法半导体官方宣布,公司与吉祥汽车团体双方签署碳化硅(SiC)器件耐久供应协议,在原有互助基础上进一步加速碳化硅器件的互助。根据协议划定,意法半导体将为吉祥汽车旗下多个品牌的中高端纯电动汽车提供SiC功率器件,辅助吉祥提高电动车性能,加速充电速率,延伸续航里程,深化新能源汽车转型。
吉祥汽车团体电驱逆变器已接纳意法半导体第三代SiC MOSFET器件。电驱逆变器是电驱系统的焦点,而碳化硅MOSFET可以周全提高电驱逆变器的能效。将先进的逆变器设计与SiC等高效功率半导体相连系,实现电动汽车*性能。
同时,意法半导体具备先进的SiC生产手艺和完全垂直整合的供应链。在汽车领域,意法半导体SiC产物普遍应用于牵引逆变器、车载充电器机(OBC)、直流-直流变换器(DC-DC)、充电桩及电动压缩机应用,可以极大提高新能源汽车的性能、能效和续航里程。。同时,意法半导体正在与更多中国着名汽车制造商、工业客户息争决方案供应商在SiC领域睁开互助,携手加速中国电气化产业历程。
英飞凌科技中国有限公司手艺总监郝欣说“英飞凌的SiC MOSFET手艺创新,加速应用领域变化”。英飞凌在2017年正式推出了*代沟槽栅SiC MOSFET,即CoolSiC MOSFET G1。在CoolSiC MOSFET G1中,英飞凌接纳沟槽栅的设计解决了SiC MOSFET中栅极氧化物的可靠性问题,并战胜了常见的SiC MOSFET在控制和驱动方面的限制,这加速了SiC MOSFET上车的节奏。
在第二代产物上,英飞凌则在保持*代产物高可靠性的同时,确保性价比的提升。同时在G2产物上增添了新的鲁棒性功效,*水平提高对于SiC功率系统的投资行使率。凭证英飞凌提供的产物组合,现在基于G2已经推出工业级的650V、1200V分立SiC MOSFET产物,以及车规级750V、1200V的功率模块产物。另外基于G2的400V的工业级分立SiC MOSFET、650V和1200V的车规级功率模块也即将推出。
还英飞凌完成收购 GaN Systems 公司,未来在氮化镓、碳化硅等领域将有更多生长。英飞凌科技于 2023 年 10 月 24 日宣布完成收购氮化镓系统公司(GaN Systems),并号称“成为*的氮化镓龙头企业”。
现在,英飞凌共有 450 名氮化镓手艺专家和跨越 350 个氮化镓手艺专利族。英飞凌示意,公司和 GaN Systems 在知识产权、对应用的深刻明白以及成熟的客户项目设计方面优势互补,这为英飞凌知足种种快速增进的应用需求缔造了极为有利的条件。
安世半导体SiC产物市场战略副总监王骏跃也说中国SiC器件市场增进快速,市场时机在中国。对于碳化硅分立器件市场而言,对性能、可靠性,价钱、供应链都有响应的需求。
03
打打更康健
现在,相对于碳化硅,氮化镓的应用似乎更少一些。但现在借由快充进入民众视野的氮化镓,也再跟碳化硅“宣战”。
在手艺升级的推动下,GaN已经逾越了仅适用于快充等消费电子市场的限制,在汽车、数据中央、高速生长的热门领域连续取得突破。
与传统 Si 质料相比,基于 GaN 质料制备的功率器件拥有更高的功率密度输出,以及更高的能量转换效率,并可以使系统小型化、轻量化,有用降低电力电子装置的体积和重量,从而极大降低系统制作及生产成本。
对于射频和开关电源装备而言,显然SiC和GaN两种质料的性能都优于单质硅的,他们的高临界场允许这些器件能在更高的电压和更低的泄电流中操作。高电子迁徙率和电子饱和速率允许更高的事情频率。然而SiC电子迁徙率高于Si,GaN的电子迁徙率又高于SiC,这意味着氮化镓应该最终成为极高频率的*装备质料。
另外,高导热系数意味着质料在更有用地传导热量方面占优势。SiC比GaN和Si具有更高的热导率,意味着SiC器件比GaN或Si从理论上可以在更高的功率密度下操作。当高功率是一个要害的理想装备特点时,高导热系数连系宽带隙、高临界场的SiC半导体具有一定优势。GaN相对较差的导热性,使系统设计职员处置氮化镓器件的热量治理面临一个挑战。
第三代半导体之间的竞争和互补,措施一直让舞台更靠近。