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安森美半导体:看好碳化硅(SiC)市场发展 瞄准四大领域

2020-10-26

安森美半导体对碳化硅市场的布局集中于汽车、电动汽车充电桩/器、可再生能源、电源四个重点市场,致力于提供全系解决方案。”在近日安森美半导体主办的媒体交流会上,安森美半导体电源方案部产品市场经理王利民说到。

安森美半导体:看好碳化硅(SiC)市场发展 瞄准四大领域

    近年来,SiC功率器件的出现大大提升了半导体器件的性能,这使得众多巨头厂商将眼光瞄准该市场,并且加大市场投入力度。据Yole预测,2023年SiC功率器件市场规模预计将达14亿美元,其主要的市场增长机会在汽车领域,特别是EV、混合动力车和燃料电池车等电动车应用市场。

    而安森美半导体也在2017年的时候开始布局碳化硅市场。纵观半导体全球市场,作为半导体新兴领袖,安森美半导体位列前20名集成器件制造商,尤其是在功率半导体这一细分领域,安森美半导体通过一系列收购,成为了全球第二大功率(分立和模块)半导体供应商。

    在媒体会上,王利民主要介绍了安森美半导体碳化硅的策略及方案。其2019年营收大约是55亿美元,计划未来5年收入超过100亿美元,成为全球前十大的整合元器件厂商(IDM)。

    碳化硅为何备受厂商青睐?

    其实当现有的硅半导体器件,由于受到场强、禁带以及能隙、热导率的限制,其应用被限定在一些低压、低电流、低频率和一般效率的场合。为了达到现在新能源、汽车以及通信应用对于高功率密度、高电压、高频率、高效率,以及高导热率的要求,所以新一代的宽禁带半导体材料碳化硅以及其他的宽禁带半导体材料应运而生。

    碳化硅器件的产生,让下一代半导体器件能够提供硅半导体器件无法达到的革命性性能。

    
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    安森美半导体的碳化硅策略侧重于以下4大重点市场。

    首先是汽车领域,包含两大方面,一是主驱,即主驱逆变器(TractionInverter),以及车载充电器(OBC)和DC-DC。

    首先,我们来看安森美半导体在碳化硅市场聚焦的汽车市场。


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    电动汽车会是未来碳化硅的主要驱动力之一,占整个碳化硅总体市场容量的约60%,碳化硅每年可以增加多达750美元的电池续航能力,碳化硅器件应用于主驱,OBC、DC-DC,可大幅度提高效率,因此能给电动汽车增加续航能力,有一些电动汽车从不可以销售变成可以销售,售价也大幅度地增长,因为续航里程和售价是成正比的。鉴于以上优点,目前几乎所有做主驱逆变器的厂家都以研究碳化硅做主驱为方向。

    在OBC和DC-DC领域,绝大部分厂家是使用碳化硅器件作为高效、高压和高频率的功率器件。例如,美国加利福尼亚州已签署行政命令,到2030年要实现500万辆电动车上路的目标;欧洲也有电动汽车全部替换燃油车的时间表;而在中国各大一线城市,电动汽车可以零费用上牌。这一系列政策都推动了电动汽车的大幅增长,电动汽车对于高压、高频率和高效率器件的需求也推动了碳化硅市场的大幅增长。

    二是电动汽车充电桩。根据目前的国家策略,至2020年电动汽车充电桩的部署要达到非常大的数量。此外,新基建、新的内循环等一系列策略都在快速地带动电动汽车充电桩的发展。

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    因此,电动汽车充电桩也是安森美半导体碳化硅战略市场之一。充电桩实现的方案有很多种,现在消费者感兴趣的就是直流快充。直流快充的充电桩需要非常大的充电功率以及非常高的充电效率,这些都需要通过高电压来实现。在电动汽车充电桩的应用里,碳化硅无论是在Boost、还是输出的二极管都又广泛应用。目前有很多使用主开关的碳化硅MOSFET电动汽车充电桩方案,其应用前景非常广阔。

    可再生能源并非新市场,且该市场在短期内一直会是整个市场的主方向及趋势。绿色、可再生能源一直处于快速增长中,有300多GW的安装能量。高压高频率器件在太阳能逆变器里都有非常大的市场空间。

    我国世界领   先的5G以及在预研6G,在这类领   先的通信电源场合,5G的电源对于高效率的需求也是巨大的。

    作为传统的新兴市场,在太阳能逆变器领域,碳化硅二极管的使用量也非常巨大,每年太阳能逆变器的安装量也持续增长,预计未来10-15年将会有15%的能源(目前是1%)来自太阳能。

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    太阳能是免费再生能源,碳化硅半导体可应用于太阳能逆变器的Boost,并且随着太阳能逆变器成本的优化,已经能看到不少厂家会使用碳化硅的MOSFET作为主逆变的器件,来替换原来的三电平(逆变器)控制复杂电路。

    政策驱动方面,欧盟有20-20-20目标,即到2020年,能效提高20%,二氧化碳排放量降低20%,可再生能源要达到20%。NEA也设定了清洁能源目标,到2030年要满足中国20%的能源需求。

    此外,安森美半导体碳化硅战略市场是:5G电源和开关电源(SMPS)领域。1111.png

    传统的开关电源领域在Boost及高压电源,对功率密度一直有着持之以恒的追求,从早期通信电源的金标、银标,到现在5G通信电源,云数据中心电源,这些都对于高能效有非常高的要求。碳化硅器件没有反向恢复,使得电源能效非常高,可达到98%的能效。电源和5G电源是碳化硅器件传统,也是目前相对较大的一个市场。

    “同样的电源,如果替换成碳化硅方案,其体积、功率密度以及整体BOM成本都会得到优化。例如,对于十几千瓦的升压或PFC或Boost方案,使用安森美半导体的碳化硅MOSFET的方案,不仅效率会大幅度提高,而且总的方案成本也会比IGBT方案低。”王利民说到。

    综合来看,安森美半导体的碳化硅战略能为用户带来四个方面的价值,无与   伦比的成本结构、领     先的可靠性、按时交付率高、产品丰富方案完整。






                                                                                                                                                           来源:慧聪电子网