您認為SiC功率器件市場的走向將會如何？市場需求將集中在哪些應用場景？

陳子穎

英飛凌科技工業功率控制事業部市場總監 

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

而燃料電池中的高速空壓機轉速10萬轉以上，驅動器的調制頻率需要50kHz以上，這就需要采用SiC MOSFET。

同樣是采用SiC MOSFET的電機驅動，SiC MOSFET的價值體現不一樣。

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、電機驅動和電動汽車等領域都有相應靚麗的應用。

而英飛凌在功率半導體技術、產品和應用有長期的積累，了解SiC 技術在這些應用中的價值，為應用開發產品，提供解決方案，在PCIM展會上我們會展出最新的SiC 系列產品，各類評估板和參考設計，現場交流分享SiC MOSFET設計中的經驗和解決方法。

夏超

安森美中國區汽車現場應用工程師 

隨著產能的逐步爬坡，SiC功率器件將會逐漸從當前的高端電動汽車標配，逐步向中端電動汽車拓展，進而變成電動汽車的標準配置，實現電動汽車更為高效的運行，這一點與中國當前的碳達峰與碳中和目標相一致。不僅僅是電動汽車領域，隨著SiC功率器件生產成本的進一步降低，在新能源發電、遠距離高壓輸變電等領域將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更早實現商業化，但我們相信SiC將始終是一種比傳統硅或GaN成本更高的技術。因此，我們預計GaN將逐漸滲透到許多傳統硅的應用領域，只是因為它是一種更佳、更高效的開關技術。SiC仍將是適合于更高壓應用的解決方案。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保持這種狀態。

王中健

上海功成半導體科技有限公司SiC產品線總監

隨著SiC襯底成本的降低及工藝制程的優化升級，SiC功率器件的成本和性能會隨著時間呈現愈發提升的趨勢。這也就意味著其相比于硅基器件的優勢將繼續隨時間增大。由于SiC本身的材料和器件結構限制，其主要的市場化應用范圍仍應集中于650 V- 3300V電壓，~kHz頻率量級。在該電壓量級應用范圍內，根據主要的兩類市場，SiC器件將呈現兩種不同的技術優化路線：

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

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

何黎

萬國半導體元件(深圳)有限公司Marketing Manager 

SiC功率器件市場目前還處于早期階段，但是當前市場端對于SiC的需求遠遠大于現有產能。所以隨著SiC相關制造產業鏈的進一步完善和豐富，產能和良率的進一步提升，SiC功率器件的市場規模會大幅度增長。

目前SiC功率器件應用場景主要集中在與新能源車相關的應用，例如電驅、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、電力傳輸等工業領域對SiC也有大量需求，未來隨著產能的進一步釋放，這些工業領域也將大量采用SiC。

陳鑫磊

泰克科技行業開發經理

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

距離SiC規�；�上車的時間點已經越來越近，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的不二之選。請問，現階段800V SiC的產業化進程如何？預計800V平臺何時會真正落地并大規模上車？其主要面臨的挑戰是什么？

夏超

安森美中國區汽車現場應用工程師 

在電氣性能等方面，SiC MOSFET功率器件要優于以IGBT為首的Si基功率器件。電動汽車經常運行在中低速環境下，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秀的續航表現。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溫環境下，即高載荷工況下的魯棒性要更好。綜合以上優點，SiC器件的上車既是順應國家碳減排政策的要求，也是能源技術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理 

我們看到整個SiC產業鏈都在加速發展以應對新能源汽車帶來的巨大需求。從我們了解到的國內800V SiC平臺會在2024-2025年迎來爆發。而在歐美市場上這個趨勢我們感覺會更快。目前面臨的挑戰一方面是成熟SiC產能不足的問題可能會持續存在，同時市場的爆發也會帶來很多新品的應用，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  

電動汽車已經在生產800V母線車型，我們預計這一趨勢將繼續并加速。奧迪、保時捷、現代和起亞都有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。業界引用了汽車行業主要供應商GKN電動傳動系統部門負責人Dirk Kesselgruber的觀點：“到2025年，進入市場的大部分應用將是800V。我們認為它將成為主流，韓國現代已經證明它在價格上具有競爭力�！�

Power Integrations等領先的IC廠商正在提供適用產品，推動電動汽車市場向更高母線電壓的轉變。解決方案早已推出，并且正應用于實際生產。

王中健

上海功成半導體科技有限公司SiC產品線總監 

國外大廠有陸續推出700-900V電壓平臺的產品，國內廠商進展相對較少。800V 平臺何時會真正落地并大規模上車，隨著SiC產業成熟，成本降低，近幾年內肯定會發生。

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，如連接電池、電機間的電纜粗細，整車的冷卻系統等方面的性能優化，國際上部分電車廠商開始開發800 V電壓平臺。該系統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、現代、起亞等車廠也跟進了該領域研發和樣車制造階段。

對于800 V電壓平臺的產業化預期，主流觀點認為將在2022-2023年實現量產。目前其產業化挑戰主要還是集中在上游器件及系統零部件性能升級上。第一、系統從400 V提升到800 V，需要新增一個DC-DC升壓部件；第二、原架構中的電池系統、電機及控制系統、DC-DC，OBC電源等電學系統的設計需要重新考慮散熱、耐壓等技術參數；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、半導體整流管和開關管都需要從650 V提高到1200 V。

陳鑫磊

泰克科技行業開發經理 

800V 高壓平臺是新能源汽車領域非常熱門的話題，目前從公開的信息平臺，各大汽車廠商已經發布了其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勢可以很好的解決客戶電動汽車里程焦慮問題，但是對于汽車廠家來說會在汽車整個電氣設計各個環節都會面臨新的挑戰，首先SiC作為一個核心功率器件勢必成為800V架構的首選，關聯的還有汽車電池，電控，小三電系統，高壓連接件及其他各種元器件。泰克專注與測試領域，客戶在800V架構，應用SiC 器件測試領域面臨最大的挑戰，如何安全，高效的應用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，讓工程師在設計過程中，有高效的測試工具，有針對性的測試方法，對設計每一步的測試都充滿信息，推動SiC技術在各種應用場景的應用。

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

Doug Bailey

Power Integrations市場營銷副總裁  

電動機的核心是轉子，通過產生變化的磁場來驅動轉子。電壓越高，則電機的轉速更快，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架構可提高功率密度并延長續航里程。

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的系統中，由于電流減少，產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比傳統的硅或IGBT的效率高得多，因此SiC MOSFET是電動汽車應用的首選。

王中健

上海功成半導體科技有限公司SiC產品線總監 

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，其重要的發展方向為更快的充電速度以及更長的續航里程。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，有更長的續航里程。同時，新能源汽車電氣架構逐漸向800V平臺升級。在這些需求下， SiC器件憑借其低導通損耗、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，廣泛應用于主驅逆變、電源轉換系統（DC/DC）、車載充電系統（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%。

供應鏈配套情況：目前全球范圍內SiC晶圓制造已得到快速發展，從襯底到最后的封裝已形成完整的體系。而在國內發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。

供應鏈面臨挑戰（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襯底材料國內成熟度不高。（2）SiC晶圓制造設備大多數需要從海外進口，受疫情影響，目前SiC制造設備出現供需不平衡現象。（3）目前國內的IDM以及代工行業處于新興階段，主要制程以二極管為主，可以制造MOSFET的屈指可數，且相較于國外大廠技術有一定代差。多數國內新能源汽車廠家依然缺少SiC芯片現象。（4）目前國內相關代工廠正處于或即將處于量產爬坡階段，產能總體較低，還需要3年左右的全行業聯動發展。

器件的升級換代會加速新能源汽車的發展，同時隨著當前油價連連高漲，帶來新能源汽車需求爆發也會催生和倒逼SiC的發展。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理 

終端用戶對充電時間以及續航里程的要求已經在倒逼SiC MOSFET的發展。從我們客戶的一些需求以及未來的規劃，丹佛斯確實很明顯地感受到SiC的應用在800V領域明顯加速。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，包括淘汰傳統內燃機汽車的法規、石油供應的不確定性和價格上漲以及Power Integrations等IC廠商在WBG（SiC和GaN）技術方面的持續發展等在內的諸多因素都將加速向SiC MOSFET的轉移，這是不可避免的。

王中健

上海功成半導體科技有限公司SiC產品線總監 

隨著汽車產業電動化的進程加快，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、產業鏈成熟度問題，碳化硅器件才沒有大規模取代IGBT。但隨著電動化的進程加快，市場擴大，產業上下游的全面升級，可靠性、電路拓撲等都會越發成熟，在電動汽車領域SiC器件逐步取代Si基器件將成為必然趨勢。

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

蘇勇錦

羅姆半導體（深圳）有限公司技術中心高級經理 

羅姆致力于開發非常適合驅動SiC元器件的柵極驅動器IC，與SiC元器件結合使用時，可以更大程度地發揮出其特性。此外，羅姆還在開發內置SiC產品的IC，例如內置SiC MOSFET的AC/DC轉換器控制IC。備有1700V SiC MOSFET + AC/DC轉換器評估板供用戶進行測試。該評估板集成了1700V SiC MOSFET和用于驅動的AC/DC轉換器控制IC，能夠與大功率工業設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展理念：我們將所涉足的幾乎所有市場。我們善于技術集成，以此我們提供了諸多好處，包括提高效率、減小尺寸、減少BOM元件數和提高可靠性。

在SiC技術的應用方面，我們著力于以下兩個方面。

符合AEC-Q100標準、額定耐壓1700V的InnoSwitch™3-AQ IC產品系列是業界首款采用碳化硅(SiC)初級開關MOSFET的汽車級開關電源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、卡車和各種工業電源應用。高度集成的InnoSwitch IC可將電源的元件數量減少多達50%，從而節省大量電路板空間、增強系統可靠性并緩解元器件采購所面臨的挑戰。

800V電池正在成為電動汽車的標準配置。多個車輛系統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急電源的設計。應急電源需要隨時準備著在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，可以為次級側控制提供高達5000伏有效值電壓的加強絕緣。FluxLink技術可直接檢測輸出電壓，其優勢在于可提供高精度的控制以及極其快速的動態響應特性。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。新器件內部還集成同步整流和準諧振(QR)/CCM反激式控制器，可實現90%以上的效率，輕松滿足最嚴格的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當中電池的自放電。

另一方面表現在工業、牽引和可再生能源應用領域。Power Integrations還提供基于SCALE™-2技術的高度集成的SiC門極驅動器。有多種規格的器件可供選擇，以精確匹配行業領先供應商的先進模塊的要求。Power Integrations的SiC門極驅動器集成了復雜的高級鉗位短路保護電路和無需光耦器的絕緣功能。這些器件能夠實現模塊的高精度并聯，在某些情況下能夠消除多達六分之一的模塊。

結語