SiC上車加速，迎逆變器“高光時刻”！四大國際巨頭新品揭秘

近日，國際調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole Group發(fā)布報告顯示，SiC最大的應(yīng)用市場是電動汽車市場。Yole分析師表示，SiC 已逐漸在電動車主驅(qū)逆變器中扮演主要角色，2023年SiC全球市場已經(jīng)達(dá)到27億美元，其中汽車占據(jù)70%到80%的市場，未來隨著電氣架構(gòu)將往800V邁進(jìn)，耐高壓SiC 功率元件預(yù)料將成為主驅(qū)逆變器標(biāo)配。

今年上半年，短期全球汽車遭遇動蕩，但是安森美全球資深副總裁Felicity Carson表示，2024年SiC業(yè)務(wù)目標(biāo)是市場的2倍速成長，尤其看好中國SiC市場前景。半導(dǎo)體國際大廠如安森美（Onsemi）、英飛凌（Infineon）、羅姆半導(dǎo)體（Rohm）、博世（Bosch）等如何看待車規(guī)逆變器市場前景和需求變化？這些功率大廠帶來了哪些旗艦功率器件產(chǎn)品？本文將為大家分析和揭秘。

SiC未來5年CAGR達(dá)19.6%，車規(guī)逆變器市場前景看好

從物理特性看，SiC的禁帶寬度更寬，大約是Si的3倍左右，擊穿場更強(qiáng)，大約是Si的10倍，這樣使得SiC的耐壓特性更好，這就是SiC材料可以做高壓產(chǎn)品的原因就在這里?；谶@些材料特性優(yōu)勢，SiC可主要應(yīng)用于大功率、高電壓和高頻率領(lǐng)域，相對應(yīng)的就是電動汽車、工業(yè)設(shè)備和可再生能源系統(tǒng)等應(yīng)用的主要賽道。

“市場研究公司Yole Group發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計到2029年，SiC功率器件市場規(guī)模將達(dá)到100億美元。新能源汽車是SiC功率器件下游第一大應(yīng)用市場，電動車主要的組成部分包括OBC、DC-DC、驅(qū)動單元（牽引逆變器、電機(jī)等）。其中又以牽引逆變器使用SiC模塊用量最大，2021年以后發(fā)售的純電動汽車中牽引逆變器，300A以上的大電流和400V以上的高耐壓區(qū)需求全SiC模塊。羅姆看到了市場需求點(diǎn)并且推出了相應(yīng)解決客戶痛點(diǎn)的產(chǎn)品。” 羅姆半導(dǎo)體(上海)有限公司深圳分公司技術(shù)中心高級經(jīng)理蘇勇錦對電子發(fā)燒友記者表示。

英飛凌科技副總裁、英飛凌工業(yè)與基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)大中華區(qū)營銷負(fù)責(zé)人沈璐看好SiC的增長前景，她表示：“2023年到2025年，SiC功率器件的全球市場規(guī)模從23億美元增加到105億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到19.6%。5年之后，80%以上的SiC都會應(yīng)用在電動汽車相關(guān)的主驅(qū)逆變器以及車載充電器上?！?br />
四家廠商展出 “SiC+800V”電動汽車逆變器模塊

從2022年起，標(biāo)配800V高壓充電的新能源汽車逐步成為市場主流，今年800V車型在各大車展頻繁亮相，從北京車展問界M5、華為享界S9、保時捷Macan EV、紅旗EHS7等多款車型，到8月底的成都車展，極氪7X正式發(fā)布，全系標(biāo)配800V高壓平臺，預(yù)示著超快充時代到來。

為了應(yīng)對電動汽車主驅(qū)逆變器高功率要求，在PCIM Asia展上，安森美展出了高功率SiC B2S模塊，該模塊采用了塑封半橋工藝，具備低雜散電感和高可靠性特性。該模塊還集成了最新的M3 SiC技術(shù)，最高耐溫175度，通過先進(jìn)的銀燒結(jié)實(shí)現(xiàn)了低熱阻和高性能?，F(xiàn)場工作人員表示，SiC逆變器主要應(yīng)用在800V高壓平臺，支持超級快充的旗艦車型。SiC模塊整體成本高于IGBT模塊成本，SiC 300KW Demo板和IGBT 300KW Demo板對比，重量明顯減少，占板面積也變小，符合輕量化、小型化趨勢。

此外，安森美公司提供包括銀燒結(jié)在內(nèi)的多種定制連接選項(xiàng)，以適應(yīng)不同客戶的需求。安森美的產(chǎn)品支持靈活的功率配置，最高可達(dá)400kW，滿足逆變器制造商多樣化的應(yīng)用需求。安森美SiC芯片在汽車的行駛里程從2022年1月到2024年7月超過90億公里，蔚來、現(xiàn)代等多家車企和安森美合作。

在本次展會上，英飛凌展示了旗下汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域的HybridPACK? Drive G2 Fusion模塊和Chip Embedding功率器件，其中Chip Embedding則可以直接集成在PCB板中，做到極致小的雜散和極致高集成度的融合?，F(xiàn)場工作人員表示，Chip Embedding可以應(yīng)用于800V電壓平臺，比較其他廠商都做成模塊的優(yōu)勢，這款產(chǎn)品直接集成到PCB板中，更加小型化，高集成度，高功率密度，這是英飛凌獨(dú)家推出的一款創(chuàng)新產(chǎn)品。

圖：HybridPACK? Drive G2 Fusion

HybridPACK? Drive G2 Fusion模塊融合了IGBT和SiC芯片，最大限度發(fā)揮牽引逆變器的SiC潛力。這是英飛凌在中國區(qū)展出融合了IGBT和SiC芯片的模塊，這是專為混合動力和電動汽車牽引而設(shè)計的緊湊型電源模塊。第二代HybridPACK Drive G2推出了EDT3 (Si IGBT)和CoolSiC G2 MOSFET技術(shù)，支持400V整車系統(tǒng)應(yīng)用，評估套件可以支持200Kw主驅(qū)電機(jī)逆變器應(yīng)用，這個混合模塊令Si和SiC智能組合實(shí)現(xiàn)了成本與效率的最佳平衡。

在PCIM Asia展會上，羅姆首次展出其今年最新發(fā)布的適用于車載引逆變器的新型二合一SiC功率模塊（TRCDRIVE pack?）。

羅姆展臺重點(diǎn)展示了基于TRCDRIVE pack?碳化硅塑封模塊的三相全橋評估套件。

羅姆蘇勇錦指出，TRCDRIVE pack?是用于電動汽車主機(jī)逆變器的電控領(lǐng)域的模塊產(chǎn)品。該產(chǎn)品主要特點(diǎn)是小型化、高功率，具備四大優(yōu)勢：一、該系列內(nèi)置第四代SiC MOSFET，采用了溝槽工藝，達(dá)到業(yè)界超低的單位面積導(dǎo)通電阻；二、產(chǎn)品優(yōu)化了基板的布局，可以做到低寄生電感，開關(guān)損耗比傳統(tǒng)的模塊降低一個等級；三、模塊采用了press fit pin和塑封工藝結(jié)合，小型化水平做到更低，實(shí)現(xiàn)了普通SiC塑封模塊1.5倍的業(yè)界超高密度；四、這款二合一的SiC模塊系列產(chǎn)品陣容，分為兩個耐壓級別：750V和1200V，分別對應(yīng)400V電壓平臺和800V的電壓平臺。滿足大功率輸出應(yīng)用場景，助力xEV逆變器小型化發(fā)展趨勢。

據(jù)悉，TRCDRIVE pack?新產(chǎn)品將于2024年6月開始暫以月產(chǎn)10萬個的規(guī)模投入量產(chǎn)。

在PCIM Asia展會上，博世半導(dǎo)體博世智能出行集團(tuán)中國區(qū)董事會高級執(zhí)行副總裁、兼博世汽車電子事業(yè)部中國區(qū)總裁Norman Roth對電子發(fā)燒友記者表示：“新能源汽車400V低壓平臺主要還是采用IGBT器件為主，成本更為合適。今年，越來越多的新能源汽車旗艦轎車采用800V高壓平臺，SiC器件帶來更好的加速性能，更小的開關(guān)損耗，相比于傳統(tǒng)IGBT，在相同電池電量下能有效延長至6%的續(xù)航里程?！?br />

博世半導(dǎo)體此次帶來了第二代碳化硅分立器件，對比第一代產(chǎn)品，第二代碳化硅芯片能夠?qū)崿F(xiàn)更高的功率密度和效率，并改進(jìn)了體二極管以提高開關(guān)速度，這意味著在切換速度不變的前提下，減少了50%的dv/dt，實(shí)現(xiàn)單位面積Rdson 30%的縮減。這歸功于博世專利的溝槽技術(shù)，該技術(shù)領(lǐng)先于平面型工藝碳化硅的技術(shù)表現(xiàn)，有利于芯片性能表現(xiàn)、產(chǎn)出與成本控制。

博世此次展出了其明星碳化硅產(chǎn)品系列，包括第二代碳化硅MOSFET裸片、先進(jìn)模塊、電驅(qū)動系統(tǒng)等。博世功率碳化硅MOSFET 1200V裸片組合，提供了六款產(chǎn)品，1200V碳化硅功率模塊給出四款產(chǎn)品推介，可以滿足800V高壓平臺的選型需求。

博世表示，他們能夠根據(jù)整車廠、一級供應(yīng)商和分銷商對于芯片布局、電氣性能和工藝方面的需求靈活定制SiC芯片。

小結(jié)：

車規(guī)逆變器市場未來五年將會迎來快速增長期，Trendforce報告顯示，2023年全球SiC（碳化硅）功率元件市場保持了強(qiáng)勁成長，前五大SiC功率元件供應(yīng)商約占整個市場營收的91.9%。其中意法半導(dǎo)體（ST）以32.6%市占率位居第一，安森美（onsemi）排名第二，市場份額為23.6%。緊隨其后的則是英飛凌（Infineon，16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、羅姆半導(dǎo)體（ROHM，8%）。

四家國際大廠發(fā)布新款SiC器件產(chǎn)品，表明他們在這個市場的技術(shù)優(yōu)勢和供應(yīng)鏈優(yōu)勢。中國SiC廠商也正在加速前進(jìn)，碳化硅器件方面，芯聯(lián)集成、士蘭微、積塔半導(dǎo)體、三安半導(dǎo)體、基本半導(dǎo)體、泰科天潤、聞泰科技、揚(yáng)杰科技都在積極布局和推出產(chǎn)品，未來三年，國產(chǎn)碳化硅器件市場占有率有望很快提升。

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