碳化硅的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于你的想象

我國(guó)碳化硅產(chǎn)業(yè)是一個(gè)潛力巨大的產(chǎn)業(yè)。涉及產(chǎn)品多元化，產(chǎn)業(yè)鏈深，應(yīng)用領(lǐng)域廣，具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。
我們都知道碳化硅具有耐高壓、耐高溫、高頻、耐輻射等優(yōu)良的電氣性能。突破了硅基半導(dǎo)體材料的物理限制，成為第三代半導(dǎo)體的核心材料。碳化硅材料的性能優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致功率器件發(fā)生新的變化。
功率器件的功能是對(duì)電能進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換和控制。硅基功率器件相比，采用碳化硅襯底制作的功率器件具有耐高壓、耐高溫、能量損耗小、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)功率模塊的小型化和輕量化。與相同規(guī)格的硅基MOSFET相比，碳化硅基MOSFET的尺寸可以顯著減小到原來(lái)的1/10，導(dǎo)通電阻也至少可以減小到原來(lái)尺寸的1/100。與硅基IGBT相比，同等規(guī)格的碳化硅基MOSFET的總能量損耗可大大降低70%。

應(yīng)用領(lǐng)域：
1、新能源汽車(chē)
碳化硅功率器件主要應(yīng)用于新能源車(chē)的電驅(qū)電控系統(tǒng)，相較于傳統(tǒng)硅基 功率半導(dǎo)體器件，碳化硅功率器件在耐壓等級(jí)、開(kāi)關(guān)損耗和耐高溫性方面具備許多明顯的優(yōu)勢(shì)，有助于實(shí)現(xiàn)新能源車(chē)電力電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輕量化、高 效化，它廣泛應(yīng)用于新能源車(chē)的主驅(qū)逆變器、OBC、DC/DC 轉(zhuǎn)換器和非 車(chē)載充電樁等關(guān)鍵電驅(qū)電控部件。各大主流新能源汽車(chē)廠商都在積極布局碳化硅車(chē)型。
碳化硅器件應(yīng)用于車(chē)輛充電系統(tǒng)和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，可有效降低開(kāi)關(guān)損耗，提高極端工作溫度，提高系統(tǒng)效率。目前，全球有20多家汽車(chē)制造商在車(chē)輛充電系統(tǒng)中使用碳化硅功率器件。新能源汽車(chē)充電樁采用碳化硅器件，減小充電樁體積，提高充電速度。SiC在新能源汽車(chē)上的應(yīng)用，將在保證整車(chē)強(qiáng)度和安全性能的同時(shí)大幅減輕整車(chē)重量，有效提高電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程10%以上，電控系統(tǒng)體積縮小80%。
預(yù)計(jì)未來(lái)直流快速充電樁用碳化硅的市場(chǎng)空間將大幅增加。由于成本原因，目前碳化硅器件應(yīng)用于直流充電樁的比例還比較低。但是，通過(guò)配置碳化硅功率器件，直流快速充電樁可以大大簡(jiǎn)化內(nèi)部電路，提高充電效率，減小散熱器的體積和成本，降低系統(tǒng)的整體尺寸和重量。隨著800V快速充電技術(shù)的應(yīng)用，直流充電樁碳化硅市場(chǎng)有望快速增長(zhǎng)。

2、光伏發(fā)電
在光伏發(fā)電應(yīng)用中，傳統(tǒng)的基于硅基器件的逆變器成本約占系統(tǒng)的10%，但卻是系統(tǒng)能量損耗的主要來(lái)源之一。使用碳化硅MOSFET或結(jié)合碳化硅MOSFET和碳化硅的功率模塊的光伏逆變器SBD可將轉(zhuǎn)換效率從96%提高到99%以上，降低能量損耗50%以上，延長(zhǎng)設(shè)備循環(huán)壽命50倍，從而使系統(tǒng)體積減小，功率密度提高，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低生產(chǎn)成本。高效率、高功率密度、高可靠性和低成本是未來(lái)光伏逆變器的發(fā)展趨勢(shì)。串式和集中式光伏逆變器中，碳化硅產(chǎn)品有望逐步取代硅基器件。

3、儲(chǔ)能系統(tǒng)
儲(chǔ)能系統(tǒng)的靈活性為大規(guī)模發(fā)電和輸電系統(tǒng)的高效和可靠運(yùn)行提供了保障。儲(chǔ)能系統(tǒng)提高了電網(wǎng)運(yùn)行的效率，減少了在電網(wǎng)高峰時(shí)期的局部電量擁塞造成線路損耗。還可以減少為滿足用電系統(tǒng)高峰需求而建造更多發(fā)電廠的需要。隨著越來(lái)越多的太陽(yáng)能發(fā)電的使用，能源存儲(chǔ)與可再生能源的結(jié)合將有可能在未來(lái)十年改變我們生產(chǎn)、分配和使用能源的方式。這將推進(jìn)太陽(yáng)能光伏電站與儲(chǔ)能系統(tǒng)(ESS)集成的需求和大規(guī)模發(fā)展。
受益于我國(guó)在5G通信、新能源等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域世界領(lǐng)先的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模，國(guó)產(chǎn)碳化硅器件的巨大應(yīng)用市場(chǎng)空間帶動(dòng)了上游半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。國(guó)內(nèi)碳化硅生產(chǎn)廠家各有優(yōu)勢(shì)。在全球半導(dǎo)體材料供應(yīng)不足的背景下，國(guó)際領(lǐng)先公司紛紛提出碳化硅產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃，并保持較高的研發(fā)投入。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)碳化硅生產(chǎn)企業(yè)正在加快在碳化硅領(lǐng)域的布局，抓住發(fā)展機(jī)遇，追趕國(guó)際領(lǐng)先公司。
KeepTops是一家專業(yè)從事第三代半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)、制造和銷(xiāo)售的供應(yīng)商。其新型碳化硅MOS晶體管（SiC MOSFET）采用硅和寬帶隙技術(shù)，該產(chǎn)品具有重量輕、整體成本較低的優(yōu)點(diǎn)，適用于600V以上的高壓場(chǎng)景，包括光伏、新能源汽車(chē)、充電樁、風(fēng)電、軌道交通等電力電子領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇