碳化硅為何備受廠商青睞？安森美半導(dǎo)體碳化硅側(cè)重的4大重點

“安森美半導(dǎo)體對碳化硅市場的布局集中于汽車、電動汽車充電樁/器、可再生能源、電源四個重點市場，致力于提供全系解決方案。”在近日安森美半導(dǎo)體主辦的媒體交流會上，安森美半導(dǎo)體電源方案部產(chǎn)品市場經(jīng)理王利民說到。

近年來，SiC功率器件的出現(xiàn)大大提升了半導(dǎo)體器件的性能，這使得眾多巨頭廠商將眼光瞄準該市場，并且加大市場投入力度。據(jù)Yole預(yù)測，2023年SiC功率器件市場規(guī)模預(yù)計將達14億美元，其主要的市場增長機會在汽車領(lǐng)域，特別是EV、混合動力車和燃料電池車等電動車應(yīng)用市場。

而安森美半導(dǎo)體也在2017年的時候開始布局碳化硅市場。縱觀半導(dǎo)體全球市場，作為半導(dǎo)體新興領(lǐng)袖，安森美半導(dǎo)體位列前20名集成器件制造商，尤其是在功率半導(dǎo)體這一細分領(lǐng)域，安森美半導(dǎo)體通過一系列收購，成為了全球第二大功率（分立和模塊）半導(dǎo)體供應(yīng)商。

在媒體會上，王利民主要介紹了安森美半導(dǎo)體碳化硅的策略及方案。其2019年營收大約是55億美元，計劃未來5年收入超過100億美元，成為全球前十大的整合元器件廠商（IDM）。

碳化硅為何備受廠商青睞？

其實當現(xiàn)有的硅半導(dǎo)體器件，由于受到場強、禁帶以及能隙、熱導(dǎo)率的限制，其應(yīng)用被限定在一些低壓、低電流、低頻率和一般效率的場合。為了達到現(xiàn)在新能源、汽車以及通信應(yīng)用對于高功率密度、高電壓、高頻率、高效率，以及高導(dǎo)熱率的要求，所以新一代的寬禁帶半導(dǎo)體材料碳化硅以及其他的寬禁帶半導(dǎo)體材料應(yīng)運而生。

碳化硅器件的產(chǎn)生，讓下一代半導(dǎo)體器件能夠提供硅半導(dǎo)體器件無法達到的革命性性能。

安森美半導(dǎo)體的碳化硅策略側(cè)重于以下4大重點市場。

首先是汽車領(lǐng)域，包含兩大方面，一是主驅(qū)，即主驅(qū)逆變器（TractionInverter），以及車載充電器（OBC）和DC-DC。

首先，我們來看安森美半導(dǎo)體在碳化硅市場聚焦的汽車市場。

電動汽車會是未來碳化硅的主要驅(qū)動力之一，占整個碳化硅總體市場容量的約60%，碳化硅每年可以增加多達750美元的電池續(xù)航能力，碳化硅器件應(yīng)用于主驅(qū)，OBC、DC-DC，可大幅度提高效率，因此能給電動汽車增加續(xù)航能力，有一些電動汽車從不可以銷售變成可以銷售，售價也大幅度地增長，因為續(xù)航里程和售價是成正比的。鑒于以上優(yōu)點，目前幾乎所有做主驅(qū)逆變器的廠家都以研究碳化硅做主驅(qū)為方向。

在OBC和DC-DC領(lǐng)域，絕大部分廠家是使用碳化硅器件作為高效、高壓和高頻率的功率器件。例如，美國加利福尼亞州已簽署行政命令，到2030年要實現(xiàn)500萬輛電動車上路的目標；歐洲也有電動汽車全部替換燃油車的時間表；而在中國各大一線城市，電動汽車可以零費用上牌。這一系列政策都推動了電動汽車的大幅增長，電動汽車對于高壓、高頻率和高效率器件的需求也推動了碳化硅市場的大幅增長。

二是電動汽車充電樁。根據(jù)目前的國家策略，至2020年電動汽車充電樁的部署要達到非常大的數(shù)量。此外，新基建、新的內(nèi)循環(huán)等一系列策略都在快速地帶動電動汽車充電樁的發(fā)展。

因此，電動汽車充電樁也是安森美半導(dǎo)體碳化硅戰(zhàn)略市場之一。充電樁實現(xiàn)的方案有很多種，現(xiàn)在消費者感興趣的就是直流快充。直流快充的充電樁需要非常大的充電功率以及非常高的充電效率，這些都需要通過高電壓來實現(xiàn)。在電動汽車充電樁的應(yīng)用里，碳化硅無論是在Boost、還是輸出的二極管都又廣泛應(yīng)用。目前有很多使用主開關(guān)的碳化硅MOSFET電動汽車充電樁方案，其應(yīng)用前景非常廣闊。

可再生能源并非新市場，且該市場在短期內(nèi)一直會是整個市場的主方向及趨勢。綠色、可再生能源一直處于快速增長中，有300多GW的安裝能量。高壓高頻率器件在太陽能逆變器里都有非常大的市場空間。

我國世界領(lǐng) 先的5G以及在預(yù)研6G，在這類領(lǐng) 先的通信電源場合，5G的電源對于高效率的需求也是巨大的。

作為傳統(tǒng)的新興市場，在太陽能逆變器領(lǐng)域，碳化硅二極管的使用量也非常巨大，每年太陽能逆變器的安裝量也持續(xù)增長，預(yù)計未來10-15年將會有15%的能源（目前是1%）來自太陽能。

太陽能是免費再生能源，碳化硅半導(dǎo)體可應(yīng)用于太陽能逆變器的Boost，并且隨著太陽能逆變器成本的優(yōu)化，已經(jīng)能看到不少廠家會使用碳化硅的MOSFET作為主逆變的器件，來替換原來的三電平（逆變器）控制復(fù)雜電路。

政策驅(qū)動方面，歐盟有20-20-20目標，即到2020年，能效提高20%，二氧化碳排放量降低20%，可再生能源要達到20%。NEA也設(shè)定了清潔能源目標，到2030年要滿足中國20%的能源需求。

此外，安森美半導(dǎo)體碳化硅戰(zhàn)略市場是：5G電源和開關(guān)電源（SMPS）領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的開關(guān)電源領(lǐng)域在Boost及高壓電源，對功率密度一直有著持之以恒的追求，從早期通信電源的金標、銀標，到現(xiàn)在5G通信電源，云數(shù)據(jù)中心電源，這些都對于高能效有非常高的要求。碳化硅器件沒有反向恢復(fù)，使得電源能效非常高，可達到98%的能效。電源和5G電源是碳化硅器件傳統(tǒng)，也是目前相對較大的一個市場。

“同樣的電源，如果替換成碳化硅方案，其體積、功率密度以及整體BOM成本都會得到優(yōu)化。例如，對于十幾千瓦的升壓或PFC或Boost方案，使用安森美半導(dǎo)體的碳化硅MOSFET的方案，不僅效率會大幅度提高，而且總的方案成本也會比IGBT方案低?！蓖趵裾f到。

綜合來看，安森美半導(dǎo)體的碳化硅戰(zhàn)略能為用戶帶來四個方面的價值，無與 倫比的成本結(jié)構(gòu)、領(lǐng) 先的可靠性、按時交付率高、產(chǎn)品豐富方案完整。