0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

汽车、5G电源和光伏是SiC发展的主要驱动力,模块化是其主要发展趋势

荷叶塘 来源:电子发烧友 作者:程文智 2020-09-04 17:47 次阅读
这几年来,碳化硅(SiC)市场正处在快速增长中,据市场调研机构预计,到2022年SiC的市场规模将达到10亿美元。电源功率因数校正(PFC)、太阳能逆变器、光伏逆变器、不间断电源、5G通信电源、高频开关电源领域等都有SiC器件的用武之地。


安森美半导体电源方案部产品市场经理王利民(Raymond Wang)看来,由于SiC与硅比较,具有高场强、高能隙,以及高电子迁移率和热导率等特性,更加适合新能源、汽车,以及通信等领域的应用,未来SiC市场容量将会每年都有大幅度增长。而主要驱动力将来自汽车、5G和光伏。


图:安森美半导体电源方案部产品市场经理王利民(Raymond Wang)。
正是看到了这个趋势,王利民表示,安森美在未来几年将会主要侧重于以下几个重点市场。

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

二是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。

三是5G通信电源领域,我国世界领先的5G以及在预研的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。

“安森美半导体碳化硅战略会侧重在电动汽车、电动汽车充电桩、可再生能源、新能源以及5G和通信电源等电源设备上。”王利民总结说。

SiC在汽车中的应用

具体来说,SiC在汽车中的应用包括在电动汽车和混动汽车上的应用。王利民预计电动汽车会是未来SiC的主要驱动力之一,占整个SiC总体市场容量的60%。


由于SiC每年可以增加多达750美元的电池续航能力,整车厂商有意愿采用SiC器件。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。

SiC在5G电源和开关电源中的应用

SiC第二个用量比较大的市场是5G电源和开关电源(SMPS)领域。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,从最早通信电源的金标、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电源是碳化硅器件最传统,也是目前相对较大的一个市场。

SiC在电动汽车充电器/桩上的应用

电动汽车在发展,与之配套的电动汽车充电桩必然也会大量部署,特别是今年,中国还将充电桩加入了“新基建”项目内,给充电桩市场注入了一支强心剂。


当然,充电桩实现的方案有很多种,现在消费者最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,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。

SiC在太阳能逆变器中的应用

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。


太阳能是免费的,且取之不竭用之不尽。国内已出台相关政策,个人可把太阳能电力卖回给国家电网。

碳化硅半导体可应用于太阳能逆变器的Boost,并且随着现在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。

满足车规级的SiC产品

据王利民介绍,安森美半导体曾经是JEDEC可靠性委员会的成员,在宽禁带可靠性标准委员会现已并入JEDEC标准委员会后,安森美半导体成为了可靠性标准委员会的专家之一。因此,安森美在碳化硅器件的可靠性方面具有很大的优势,在H3TRB测试(高温度/湿度/高偏置电压)里,“安森美半导体的碳化硅二极管可以通过1000小时的可靠性测试。实际测试中,我们会延长到2000小时,大幅领先于市场的可靠性水平。”他指出。


除了可靠性,王利民表示,安森美的碳化硅器件也具有很高的性价比。他举例说,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,使用我们的碳化硅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,这里并不涉及具体IGBT厂商。”


在王利民看来,汽车领域将会成为碳化硅最大的市场之一。安森美半导体提供整套方案,包括单管方案、模块方案,以及各种电动车和混动车的车载充电器方案,并可提供整套电路图纸、BOM以及实际的实物。


安森美在碳化硅产品布局方面也比较早,目前可以提供碳化硅二极管和MOSFET产品。王利民表示,“在1200V的碳化硅二极管产品中,我们有非常多电压、电流和封装选择,还有晶圆可供选择。我们的650V第1.5代具备世界领先的压降效率水平。此外,我们还有1700V的高压器件。在二极管部分,我们还有650V第1.0代。”

他还强调说,安森美半导体的碳化硅器件全都满足汽车规范,包括模块。

在介绍碳化硅二极管时,他特意强调了安森美碳化硅二极管的两个特性:浪涌能力和雪崩。

因为碳化硅二极管有一个痛点,那就是他需要非常大的冲击电流,因为它的应用不管是在boost还是PFC都是需要扛住浪涌电流。“针对这一点,安森美半导体为工程师和设计专家提供了一处非常贴心的设计。以1200V 15A的碳化硅二极管为例,在毫秒级安森美半导体的碳化硅二极管有10倍的过滤,在微秒级有50倍的过滤。”王利民指出。

另外,由于针对电动车主驱或者马达驱动的应用里对碳化硅二极管有雪崩的要求,因此,安森美半导体特意推出了具有雪崩功能的碳化硅二极管。

此外,在碳化硅MOSFET方面,安森美的MOSFET几乎涵盖了市面上所有主流的碳化硅MOSFET,包括20mΩ、40mΩ、80mΩ、160mΩ,TO247封装,TO247的4条腿以及D2PARK的7条腿封装,并且所有的产品都提供工业规范和汽车规范。其900V的碳化硅MOSFET包含了20mΩ、60mΩ等市面上主流的规格

总结

谈到碳化硅器件的发展趋势,王利民认为,整个碳化硅市场一直都会是分立器件和模块两者共有的市场。但未来发展来看,模块是碳化硅器件的一个重要发展方向。模块的设计主要集中在比较大的功率方面,比如几十千瓦或几百千瓦级别的车载逆变器。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电动汽车
    +关注

    关注

    156

    文章

    12247

    浏览量

    233111
  • SiC
    SiC
    +关注

    关注

    30

    文章

    2980

    浏览量

    63405
  • 碳化硅
    +关注

    关注

    25

    文章

    2902

    浏览量

    49500
  • 5G
    5G
    +关注

    关注

    1358

    文章

    48584

    浏览量

    567448
  • 5G电源
    +关注

    关注

    0

    文章

    10

    浏览量

    1308
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    浅谈电源模块发展的开发设计要点

    2843或3843等非常成熟普遍的系列芯片,然而这些芯片的功能已远远跟不上模块电源发展需求,功能齐全、高功率密度、低成本、高电磁兼容性能是模块电源的必然发展趋势。所以一些二度集成和封
    发表于 01-15 10:03

    大功率高压电源及开关电源发展趋势

    功率密度、高功率因数、高效率、高可靠性和高智能方向发展。这种由技术进步驱动的产品创新也得到市场的认可。“绿色”电源模块化
    发表于 01-09 13:54

    模块技术发展趋势 模块常见故障及解决方法

    模块技术发展趋势 模块技术是光纤通信系统中的关键组件,随着网络带宽需求的不断增长,
    的头像 发表于 12-02 14:39 709次阅读

    模块化仪器的技术原理和应用场景

    不是嵌入在仪器框架或包装中的显示和控制。 软件驱动模块化仪器通常没有自己的用户界面,因此被称为无面仪器。它们通过共享计算机显示器和键盘/鼠标进行操作,并通过编程软件接口(驱动程序)与仪器模块
    发表于 11-28 15:09

    开关电源的最新技术发展趋势

    开关电源作为电子信息产业的重要组成部分,其技术发展趋势一直备受关注。以下是开关电源的最新技术发展趋势: 一、高频 高频
    的头像 发表于 11-20 10:46 1683次阅读

    特种电源发展走向浅析

    电源研发企业降本增效。其广泛适用于直流电源、逆变器、充电机、交流伺服系统、UPS、变频器、常规或特种电源等,助力电源行业高速发展。 从目前来
    发表于 11-05 18:03

    边缘计算的未来发展趋势

    边缘计算的未来发展趋势呈现出多元和高速增长的态势,以下是对其未来发展趋势的分析: 一、技术融合与创新 与5G、AI技术的深度融合 随着5G
    的头像 发表于 10-24 14:21 1280次阅读

    储系统的基本运作原理和发展趋势

    的应用和解决方案对于提升系统效率、降低成本以及增强可靠性至关重要。本文将简要介绍储系统的基本运作原理,以及储系统在高压发展趋势下,模拟芯片的机会及纳芯微解决方案。
    的头像 发表于 07-18 14:31 1530次阅读
    <b class='flag-5'>光</b>储系统的基本运作原理和<b class='flag-5'>发展趋势</b>

    数控机床的发展趋势主要有哪些

    发展趋势也在不断演变。本文将从多个方面详细探讨数控机床的发展趋势。 一、智能 自适应控制技术:随着人工智能技术的不断发展,数控机床的自适应控制技术也在不断进步。这种技术能够根据加工
    的头像 发表于 06-07 09:42 2661次阅读

    乐华工业电脑一体机的发展趋势是什么?

    工业电脑一体机(Industrial All-in-One PCs)的发展趋势反映了工业自动、物联网(IoT)、人工智能(AI)、5G通信和工业互联网(IIoT)等前沿技术的影响。以下是一些关键的
    的头像 发表于 06-05 11:52 459次阅读

    工业主板的主要特点及发展趋势

    主板的主要特点以及未来的发展趋势。首先,工业主板的主要特点包括以下几个方面:1.高可靠性:工业主板通常采用高品质的元件和材料,经过严格的测试和验证,确保在恶劣环境下依
    的头像 发表于 06-04 18:01 765次阅读
    工业主板的<b class='flag-5'>主要</b>特点及<b class='flag-5'>发展趋势</b>

    高速发展趋势与应用前景

    高速耦是一种能够在高速数据传输中完成光电信号转换的器件,具有快速响应、高频带宽和低功耗的特点,被广泛应用于通信、数据中心、医疗和工业等领域。随着数字和网络的不断深入,高速耦的需
    的头像 发表于 04-19 16:55 568次阅读

    DC电源模块发展趋势和前景展望

    BOSHIDA  DC电源模块发展趋势和前景展望 随着电子产品的普及和多样,对电源模块的需求也越来越大。其中,DC电源模块作为一种重要的
    的头像 发表于 04-18 13:37 659次阅读
    DC<b class='flag-5'>电源模块</b>的<b class='flag-5'>发展趋势</b>和前景展望

    EA电源助力新能源汽车全面高压发展趋势

    泰克大家庭的新成员EA电源凭借其突出的产品性能和稳定的质量表现,为中汽研客户验证新能源汽车的高压安全提供保障,助力新能源汽车全面高压发展趋势
    的头像 发表于 04-17 16:49 1096次阅读
    EA<b class='flag-5'>电源</b>助力新能源<b class='flag-5'>汽车</b>全面高压<b class='flag-5'>化</b>的<b class='flag-5'>发展趋势</b>

    DC电源模块的市场发展趋势分析

    BOSHIDA DC电源模块的市场发展趋势分析 DC电源模块是一种将交流电转换为直流电的模块,广泛应用于各种电子设备中。随着科技的不断发展
    的头像 发表于 04-02 13:27 590次阅读
    DC<b class='flag-5'>电源模块</b>的市场<b class='flag-5'>发展趋势</b>分析