联盟动态 | 科技小饭局—碳化硅功率器件在新能源汽车中应用圆满举办

碳化硅功率器件

在新能源汽车中应用

以碳化硅(silicon carbide，SiC)为代表的宽禁带半导体器件，具备高禁带宽度、高热导率、高击穿场强、高电子饱和漂移速率等优势，从而能够开发出更适应高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的小型化功率半导体器件，可有效突破传统硅基功率半导体器件及其材料的物理极限。

“十四五”规划中，碳化硅被列入“科技前沿领域攻关”部分，受到了国家层面的高度重视。同时SiC器件主要应用在新能源汽车、大功率直流充电桩、光伏、储能、数据中心、轨道交通等新能源领域，必定在“双碳”目标的达成中成为强力引擎和重要支撑。

2月28日，由宽禁带半导体技术创新联盟和小饭桌创服联合主办，工业机械出版社、中关村产业技术联盟联合会、山东产业技术研究院大力支持的科技小饭局线上沙龙成功举办。本期小饭局特别邀请了芯塔电子应用技术总监李冬黎博士，以“碳化硅功率器件在新能源汽车中的应用”为主题进行了详细分享。

首先李博士结合“双碳”背景下，各类应用领域对高性能、高可靠、大功率电力电子器件的迫切需求，展望了碳化硅产业前景。碳化硅功率器件在不远的将来替换目前的高压硅基MOS和IGBT已经成为了业界共识。只要碳化硅成本降低到一定程度，就会在电力电子的绝大部分应用领域中使用碳化硅、氮化镓等宽禁带器件。基于目前的碳化硅产业进展情况，在消费电子领域如矿机电源、PC电源、大功率照明、白色家电等，工业领域如新能源汽车、光伏储能等取得了很快的渗透。碳化硅为代表的宽禁带器件技术是实现上述产业蓬勃发展，技术更新换代是一个有力的技术支撑点。

现阶段国内的碳化硅产业已经比较齐全，包括设备、衬底、外延、设计、制造、封测以及终端的应用。同时，国家地方政府和民间资本都在大力透支碳化硅产业，相信若干年以后，中国会成为碳化硅技术创新和工艺的中心。

接着李博士介绍了碳化硅功率器件在新能源汽车中的应用。目前的新能源汽车使用碳化硅器件主要集中在主驱逆变器、车载充电器、DC/DC功率变换器、暖通空调压缩机控制器、机外直流快速充电器中。

碳化硅在主驱逆变器中应用具有提升效率、提高续航里程、提高功率密度，方便集成、降低线缆等成本的优势。碳化硅在OBC中具有提升效率、提高功率密度、便于系统集成、减小无源器件体积、简化电路和控制的优势。

将碳化硅应用在暖通空调中，电动压缩机能效将会被大幅提高、SiC MOSFET方案能够极大扩宽压缩机的运行边界、可以带来NVH性能方面的提升、促进电动空调压缩机系统的小型化。

另外，李博士还分享了碳化硅目前在工艺技术、产能瓶颈上的挑战，以及国产碳化硅发展机遇。新能源汽车的未来，碳化硅在加速渗透。国家在2030计划和“十四五”国家研发计划中明确指出第三代半导体是重要发展方向。中国正在举全国之力加速破局实现碳化硅全产业链自主可控。目前碳化硅产业面临一个很大的挑战，就是供需矛盾突出。新能源汽车产业，在国际竞争格局当中扮演了非常重要的一个角色。碳化硅就是支撑这个清洁能源产业的一个最重要的器件和一个技术杠杆。

最后，李博士现场解答了听众们普遍关注的技术和市场问题。

Q：国内SiC MOSFET产品进展、商业化情况？大规模商用还需要在哪些方面实现突破？

A：其实单管还有MOSFET确实还存在一些可以提升的技术空间地方。碳化硅作为一种宽禁带的材料，他的优势是非常大的。它本身耐很大的高温、禁带宽度宽、可以非常适合高频，电压可以做得很高，导热能力也很强。但是往往单管本身或模块本身，它的一些附属的封装材料，反而成为碳化硅器件性能进一步发挥优势的一个瓶颈，还存在很大的技术（提升）空间。现在很多的整车厂、很多的高端客户对高端模块的需求也很大。随着这些相关部件的技术往前推进，碳化硅作为非常理想器件的一种，技术会发挥到极致。所以这里无论是技术还有产业发展的空间都是非常巨大的。

Q：如何看待碳化硅模块厂商跟碳化硅器件公司的这个关系。以及在商业拓展上，碳化硅器件公司跟下游的终端主机厂是怎么合作的？

A：这种关系在某些时候，更多的体现是合作，当然也会存在竞争。因为碳化硅厂商本身和碳化硅新能源汽车产业链有一部分是重叠。举个例子，碳化硅功率模块，整车（企业）要向上延伸，我们作为器件（厂商）要向下延伸，所以会有一部分的重叠。但是更多的应该是合作，我们做器件的，需要整车厂的一些技术人员，跟我们分享对模块和终端应用的一些特殊的需求。另外还要把这些终端应用需求分解到对模块、甚至对单管本身的一个需求。使得我们对模块的设计能更好的发挥性能，进而提升这个整车性能。

本次活动产学研媒齐聚，共吸引宽禁带半导体领域的有关专家学者、企业家、工程师、投资机构、行业媒体等近三百人报名参加，并获得观众一致好评。会后，联盟将会根据参会观众的意向和需求持续沟通，全程做好跟踪、对接等服务工作，为国内宽禁带半导体产业蓬勃发展提供更多支持，带动我国宽禁带半导体行业健康、有序、快速发展。