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SiC与GaN助力宽禁带半导体时代到来!

近年来,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽禁带半导体得到了广泛的关注。与硅相比,这两种化合物能承受更高的频率和电压,可以制造出更复杂的电子产品。现在,SiC和GaN功率器件已成为趋势,问题在于它们到底有多少的市场机会。

在采访中,YoleDéveloppement(法国里昂)技术与市场分析师Ezgi Dogmus介绍了她对宽禁带半导体市场发展的分析以及对特定新兴市场的预测。he7esmc

Power Electronics News(PEN): 您是YoleDéveloppement半导体和新兴材料部门的成员,研究范围涉及碳化硅、氮化镓、砷化镓和磷化铟以及新兴材料趋势。您认为,宽禁带半导体当前的发展趋势和市场机会是什么?he7esmc

Dogmus: 电动汽车已是大势所趋,它对半导体和电力电子业务都产生了重大影响。近年来,车辆电气化加速发展。特斯拉效应、大众柴油门事件、部分地区和城市对柴油车的禁令、电池成本的降低以及各国将实行的零排放汽车激励措施……所有这些,都推动着车辆电气化的发展,其速度让很多尚未准备好的传统厂家措手不及。he7esmc

PEN:电动汽车(EV)会取代传统汽车吗?he7esmc

Dogmus: 据我们观察,汽车OEM厂商在过去几年里大力投入,投资额超过了3,000亿美元。我们预测,到2024年,电动汽车将实现令人瞩目的市场增长,其数量将超过2500万辆。he7esmc

PEN:未来几年中,宽禁带半导体的应用,特别是碳化硅(SiC)的应用,将产生什么影响?he7esmc

Dogmus: 碳化硅适用于高功率密度和高效率应用,如聚焦逆变器。现在,动力总成应用在真正地大力推动碳化硅市场。he7esmc

在电动汽车中,最重要的参数之一就是续航里程,碳化硅帮助延长续航里程主要有三种方法:第一种是在逆变器级别采用更高效率和更小的外形尺寸的器件。大多数当代电动汽车都采用400V电池,2018年特斯拉在其Model 3核心逆变器中用SiC MOSFET代替了硅IGBT;第二、三种是通过大容量电池来增加续航里程,这也是一种新的趋势。迄今为止,只有在售的保时捷Taycan采用了800V的电池。另外,丰田Prius采用了600 V升压变换器来提高电路的电压水平。he7esmc

这两种高压平台都为1200V碳化硅应用于大型逆变器提供了巨大商机,也使碳化硅在EV/HEV市场中的应用快速增长。he7esmc

PEN:氮化镓(GaN)的发展状况怎样?是什么在推动它的发展?he7esmc

Dogmus: 消费类智能手机市场正出现一种新的技术趋势——快速充电。近年来,电池容量和大小不断增加,以适应新功能的出现。但是,如果使用传统的5W充电器,则更大容量的电池也意味着充电时间更长(> 1.5小时)。OEM厂商是时候开始部署快速充电了,其方法就是利用更高功率进一步推动极限,以减少充电时间。he7esmc

PEN:与硅器件相比,氮化镓器件的价位是多少?he7esmc

Dogmus: 大功率的氮化镓快充充电器价位都差不多,比硅基充电器要便宜。我们最先看到售后充电器的出现,2019-2020年,三星、华为和小米等领先OEM厂商开始提供他们自己的氮化镓快充配件。同时,中国厂商OPPO和Realme将氮化镓充电器放入手机包装盒内与手机一起销售。我们期望,未来三星、苹果和华为等领先OEM厂商也可以将氮化镓快充头作为标配。而当氮化镓充电器获得市场认可时,我们预计价格会进一步降低。he7esmc

PEN:碳化硅和氮化镓的市场前景如何?he7esmc

Dogmus: 预计到2025年,碳化硅市值将超过26亿美元。EV/HEV的主逆变器是未来五年碳化硅发展的根本驱动力。碳化硅还将成为电动汽车充电基础设施和光伏等能源应用的关键要素。he7esmc

值得注意的是,消费类快速充电器推动了氮化镓市场的发展,估计其市值到2025年将达到约7亿美元。从2024和2025年开始,预计氮化镓会越来越多地应用于EV/HEV中。he7esmc

本文为《国际电子商情》2021年2月刊杂志文章。he7esmc

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