近年來，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬帶隙（WBG）半導(dǎo)體受到了廣泛關(guān)注。這兩種化合物都可以承受比硅更高的頻率、更高的電壓和更復(fù)雜的電子產(chǎn)品。SiC 和 GaN 功率器件的采用現(xiàn)在是不可否認(rèn)的，問題更多地與公司可用的機(jī)會(huì)廣度有關(guān)。

Yole Développement（法國里昂）的技術(shù)與市場(chǎng)分析師 Ezgi Dogmus 介紹了她對(duì)汽車和消費(fèi)應(yīng)用等特定新興市場(chǎng)的 WBG 市場(chǎng)演變和預(yù)測(cè)的分析。

電力電子新聞：在 Yole Développement，您是半導(dǎo)體和新興材料活動(dòng)的一部分，涵蓋 SiC、GaN、砷化鎵、磷化銦以及氧化鎵、金剛石和工程基板等新興趨勢(shì)。WBG 半導(dǎo)體的當(dāng)今趨勢(shì)和市場(chǎng)機(jī)會(huì)是什么？

Dogmus：電動(dòng)汽車已成為大趨勢(shì)，對(duì)半導(dǎo)體和電力電子業(yè)務(wù)產(chǎn)生重大影響。多年來，汽車電氣化加速發(fā)展。這是由特斯拉效應(yīng)、柴油門、某些地區(qū)和城市禁止柴油汽車、降低電池成本以及中國等國家對(duì)零排放汽車的激勵(lì)措施等事件促成的。與此同時(shí)，許多政府加強(qiáng)了他們的二氧化碳減排目標(biāo)。這種加速讓大多數(shù)還沒有準(zhǔn)備好的傳統(tǒng)玩家感到驚訝。

PEN：電動(dòng)汽車 (EV) 會(huì)接管道路嗎？

Dogmus：我們觀察到，過去幾年投資超過 3000 億美元的原始設(shè)備制造商 (OEM) 的參與度很高。在 Yole，我們預(yù)測(cè)到 2024 年電動(dòng)汽車的銷量將超過 2500 萬輛，這將帶來令人印象深刻的市場(chǎng)增長。

PEN：未來幾年對(duì) WBG 半導(dǎo)體的采用有什么影響，尤其是對(duì) SiC 的影響？

Dogmus：碳化硅適用于高功率密度和高效率的應(yīng)用，例如焦點(diǎn)逆變器。如今，動(dòng)力總成應(yīng)用確實(shí)在顯著推動(dòng) SiC 市場(chǎng)。

在電動(dòng)汽車中，最重要的參數(shù)之一是行駛里程，我們已經(jīng)確定了三種主要方法，碳化硅可以幫助延長行駛里程。大多數(shù)當(dāng)代電動(dòng)汽車使用 400V 電池運(yùn)行，第一種方法讓我們回到特斯拉在 2018 年決定用 SiC MOSFET 在 Model 3 核心逆變器中替換硅 IGBT 的決定。在這種情況下，碳化硅在逆變器級(jí)別實(shí)現(xiàn)了更高的效率和更小的外形尺寸。

第二種和第三種方法更多地與大容量電池以增加續(xù)駛里程的新趨勢(shì)有關(guān)。迄今為止，只有保時(shí)捷的 Taycan 是一款配備 800 V 電池的商用車輛。為了提高電路的電壓水平，豐田的普銳斯使用了 600-V 升壓轉(zhuǎn)換器。

這兩個(gè)高壓平臺(tái)是 1,200 伏 SiC 在主要逆變器中采用的絕佳機(jī)會(huì)，并顯著加速了 EV/HEV 市場(chǎng)中 SiC 的增長。

筆：氮化鎵怎么樣？是什么推動(dòng)了它的采用？

Dogmus：消費(fèi)智能手機(jī)市場(chǎng)正在出現(xiàn)一種新技術(shù)趨勢(shì)：快速充電。多年來，隨著高質(zhì)量游戲、一些額外的傳感器和攝像頭、高 5G 數(shù)據(jù)傳輸速率以及更大的智能手機(jī)屏幕等新功能的出現(xiàn)，電池容量和尺寸不斷增加。但是，如果您使用傳統(tǒng)的 5 瓦充電器（>1.5 小時(shí)），則更大容量的電池意味著需要較長的充電時(shí)間?，F(xiàn)在是 OEM 采取行動(dòng)并開始部署快速充電的時(shí)候了。我們的想法是通過更高的功率進(jìn)一步推動(dòng)限制，以更多地減少充電時(shí)間。

PEN：與硅器件相比，價(jià)格是多少？

Dogmus：高功率GaN基快速充電器非常相似，甚至比硅基充電器便宜。我們首先看到了售后市場(chǎng)充電器的推出，在 2019 年和 2020 年，三星、華為、i 和小米等領(lǐng)先的 OEM 開始了他們自己的基于 GaN 的快速充電器配件。與此同時(shí)，中國廠商 Oppo 和 Realme 已將這些 GaN 充電器集成到智能手機(jī)盒中，因此將它們與手機(jī)一起銷售。我們可以期待三星、蘋果和華為等領(lǐng)先 OEM 廠商在未來將基于 GaN 的快速充電器集成到智能手機(jī)盒中。當(dāng)市場(chǎng)接受這些基于 GaN 的充電器時(shí)，我們可以預(yù)期價(jià)格會(huì)進(jìn)一步降低。

PEN：對(duì) SiC 和 GaN 的市場(chǎng)預(yù)測(cè)是什么？

Dogmus：在 Yole，我們預(yù)測(cè)到 2025 年 SiC 將超過 26 億美元。未來五年，汽車市場(chǎng)將成為 EV/HEV 中主要逆變器的首要驅(qū)動(dòng)因素。碳化硅也將成為電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施和光伏等能源應(yīng)用的重要元素。

值得注意的是，消費(fèi)類快速充電器推動(dòng)了 GaN 市場(chǎng)的發(fā)展。預(yù)計(jì)到 2025 年將達(dá)到約 7 億美元。從 2024 年和 2025 年開始，我們預(yù)計(jì) EV/HEV 應(yīng)用中 GaN 的數(shù)量將增加。

審核編輯 黃昊宇