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          電動汽車打開應(yīng)用窗口:SiC產(chǎn)品要來了!

          作者: 時間:2017-12-07 來源:OFweek新能源汽車網(wǎng) 收藏
          編者按:隨著技術(shù)的不斷更新?lián)Q代,以及電動汽車市場的巨大助力,SiC產(chǎn)品有望迎來快速增長期。

            “預(yù)計到2021年三季度,汽車及工業(yè)應(yīng)用將占到公司營收的50%份額,其中汽車市場占比將達(dá)35%,工業(yè)應(yīng)用市場占比為15%”ROHM半導(dǎo)體集團(tuán)中國營業(yè)部董事長竹內(nèi)善行對于未來發(fā)展機(jī)遇如是表述:“快速增長的市場,將為ROHM公司帶來巨大的增長空間”。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201712/372625.htm

            12月2日,全球頂級賽事“FIA Formula E錦標(biāo)賽2017-2018(第4賽季)”賽事在香港正式拉開帷幕。全球知名半導(dǎo)體廠商ROHM為文圖瑞電動方程式車隊(VENTURI Formula E Team)提供了“全”功率模塊,在保障效率的同時,大幅度降低逆變器尺寸及重量,在輕量化及節(jié)能方面表現(xiàn)優(yōu)異。


            ROHM作為功率元器件的領(lǐng)軍企業(yè),從第3賽季開始與文圖瑞簽署官方技術(shù)合作協(xié)議,為逆變器這一賽車核心驅(qū)動部件提供全球最先進(jìn)的功率元器件。上個賽季僅提供了二極管(SiC-SBD),但從第4賽季開始,將提供集成了晶體管與二極管的“全SiC”功率模塊,與未搭載SiC的第2賽季的逆變器相比,成功實現(xiàn)43%的小型化與6kg的輕量化。

            為什么要用SiC器件?

            我們都知道,在經(jīng)歷了三十年左右時間發(fā)展,硅(Si)產(chǎn)品開始出現(xiàn)技術(shù)瓶頸,在高溫、高壓及高頻應(yīng)用時損耗較大。除此之外,硅產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性,決定了其在體積減小及散熱方面必將出現(xiàn)矛盾。為此,行業(yè)也在不斷嘗試開發(fā)替代方案,其中SiC和GaN被認(rèn)為是理想的解決方案?!?/p>


            對此,ROHM半導(dǎo)體(上海)有限公司設(shè)計中心高級經(jīng)理水原德健認(rèn)為:“由于結(jié)構(gòu)的不同,SiC相對于Si在晶圓尺寸方面具有天然的優(yōu)勢,其元器件尺寸可減小為硅產(chǎn)品的1/2。此外,由于SiC可以曾受高頻特性,無緣器件尺寸可減小為硅產(chǎn)品的1/10。另外,基于耐高溫特性,SiC可以采用風(fēng)冷形式,大幅度降低冷卻系統(tǒng)體積??傮w而言,在高溫、高頻、高壓、熱導(dǎo)率、衰減電場特性方面,SiC相對于Si產(chǎn)品實現(xiàn)了全方面超越,這也是行業(yè)對其熱情不減的原因。”

            對于SiC和GaN誰更具前景的問題,水原德健也做了具體的說明:“雖然說SiC和GaN都被行業(yè)寄予厚望,GaN或許更具成本優(yōu)勢,但這二者將擁有各自的應(yīng)用領(lǐng)域。GaN更多地面向低壓應(yīng)用市場,如100V-150V方面,SiC器件則更加偏向于高壓市場應(yīng)用。目前,ROHM在高壓方面,SiC功率器件已經(jīng)可達(dá)1700V,3300V-6500V樣品也已經(jīng)具備。未來,ROHM在SiC和GaN方面都將持續(xù)跟進(jìn),為用戶提供全方位解決方案?!?/p>

            持續(xù)發(fā)力SiC功率器件

            回顧SiC產(chǎn)品發(fā)展歷程,在2003年美國Cree公司率先推出相關(guān)產(chǎn)品之后,并未在市場上引起很大的波瀾。直到2010年之后,業(yè)界才開始將更多關(guān)注度放在SiC產(chǎn)品,目前主要廠商包括ROHM、Infineon以及Cree公司。

            據(jù)YOLE預(yù)測,到2020年全球SiC應(yīng)用市場規(guī)模達(dá)到5億美元,而到2022年全球SiC市場將會進(jìn)一步翻一番達(dá)到10億美元的規(guī)模。雖然說增長潛力加大,但是產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小,成本相對偏高已成為SiC應(yīng)用的主要制約因素。對此,水原德健認(rèn)為:“雖然SiC產(chǎn)品發(fā)展迅速,但未來Si產(chǎn)品仍將占據(jù)主要的市場份額,SiC產(chǎn)品市場占比預(yù)計將達(dá)10%左右”。



            “在成本降低方面,我們已經(jīng)開始使用更大尺寸晶圓工藝,大幅度提升產(chǎn)能。此外,在拉伸精度及切割精度等方面持續(xù)改進(jìn)。另一方面,ROHM還將進(jìn)一步突破SiC工藝技術(shù),提升產(chǎn)品性能?!?水原德健對于SiC技術(shù)改進(jìn)方面也做了具體介紹:“通過采用獨創(chuàng)的結(jié)構(gòu),ROHM在全球首家實現(xiàn)了采用溝槽結(jié)構(gòu)的SiC-MOSFET的量產(chǎn)。與已經(jīng)在量產(chǎn)中的平面型SiC-MOSFET相比,導(dǎo)通電阻可降低約50%,同時還提高了開關(guān)性能(輸入電容降低約35%),成為行業(yè)劃時代的里程碑。自2002年開始進(jìn)行相關(guān)研發(fā)以來,ROHM在SiC功率器件方面已經(jīng)處于行業(yè)領(lǐng)先地位,并取得了多項世界第一。未來將在風(fēng)電、光伏、工業(yè)、高鐵、電動/混動汽車、數(shù)據(jù)中心、空調(diào)家電等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用?!?/p>

            助力SiC發(fā)展

            近年來,在全球節(jié)能減排的背景下,電動汽車成為各國政府重點關(guān)注的方向。據(jù)波士頓咨詢公司(BCG)最新報告顯示,電動汽車正越來越受到人們歡迎,預(yù)計到2030年近一半的新車銷量將是電動汽車。中國汽車銷量在2019年將達(dá)到約2800萬輛,其中電動汽車的銷量約為10%,達(dá)到280萬輛。由此可見,電動汽車已經(jīng)成為全球可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。

            對于電動汽車而言,續(xù)航里程、充電速度及能源利用效率已經(jīng)成為當(dāng)下消費者選擇的重要因素。其中,電力驅(qū)動系統(tǒng)直接影響著電動汽車性能、可靠性及成本。目前,電動汽車電力驅(qū)動部分仍主要采用硅(Si)基功率器件,許多方面已逼近甚至達(dá)到了其材料的本征極限,如電壓阻斷能力、正向?qū)▔航怠⑵骷_關(guān)速度等,尤其在高頻和高功率領(lǐng)域更顯示出其局限性。因此,在電動汽車電力驅(qū)動小型化及輕量化的發(fā)展趨勢下,SiC功率器件迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。



            “基于在SiC功率器件方面的領(lǐng)先優(yōu)勢,ROHM主要致力于電動汽車主逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器、電動壓縮機(jī)等單元的研發(fā)生產(chǎn)。目前,車載充電器搭載SiC SBD已經(jīng)成為主流。今后,搭載支持高耐壓、高效率的SiC MOSFET將會得到發(fā)展,從而進(jìn)一步提高充電效率,縮短充電時間?!?水原德健表示:“相對于其他廠商,ROHM具有從上游材料、晶圓芯片、SiC模塊到功率器件完整的產(chǎn)業(yè)鏈布局,并且能夠提供與功率元器件控制IC及電源、變壓器、二極管、分流電阻器等各種通用產(chǎn)品配套的解決方案,為用戶提供高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù),為節(jié)能減排貢獻(xiàn)自己的力量?!?/p>

            小結(jié):

            過去幾年,由于產(chǎn)能及成本限制使得SiC產(chǎn)品一直束之高閣。隨著技術(shù)的不斷更新?lián)Q代,以及電動汽車市場的巨大助力,SiC產(chǎn)品有望迎來快速增長期。與此同時,如何與硅基產(chǎn)品構(gòu)建的系統(tǒng)融合,最大限度地發(fā)揮性能優(yōu)勢,也是SiC產(chǎn)品需要面對的現(xiàn)實問題。



          關(guān)鍵詞: 電動汽車 SiC

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