「中国电子报」“新基建”开启碳化硅商用之门

本文插图
碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，凭借更高的转换效率、运行高压及开关频率，颇受功率器件青睐。据市场研究机构Yole预测，碳化硅半导体市场规模将在2024年达到20亿美元。当前，我国正在推进5G、数据中心、新能源汽车等多个领域的“新基建” ，为碳化硅提供了广阔的市场前景。
“新基建”带来新市场
与硅材料相比，碳化硅能达到更高的运行电压、更高的功率密度和更大的开关频率，使器件实现更高的转换效率和更好的散热性能。赛迪智库集成电路研究所副所长朱邵歆向采访人员表示，碳化硅材料具有耐高压、耐高温、损耗小、开关速度快等特性，制作成的SBD二极管和MOSFET开关管相比硅材料制成的FRD二极管和MOSFET开关管性能更优，在光伏逆变器、新能源汽车、充电桩、变频家电领域已实现规模应用，具有非常强的推广前景。
新基建关注数字化基础设施，将有力支持高新技术的创新发展，为碳化硅带来广阔的市场机遇。
泰科天润董事长陈彤向采访人员表示，新基建关注的信息基础设施多为用电大户，对用电的需求量和质量提出了更高的要求。而用电结构的优化，包括用电分配利用环节的高低压转换、交直流转换、变频转换等，都依托于功率半导体作为底层技术。碳化硅作为新一代半导体材料，具备更高的用电转换效率，将更有效率地面对新基建的用电需求。
“碳化硅提升了用电转换的效率和质量。相比硅，碳化硅在用电效率上能提升两到三个百分点，可靠性更高，而且器件的体积重量更小，将在用电结构优化中起到更大作用。 ”陈彤说。
具体来说，新基建涉及的5G、数据中心、新能源汽车等产业，都是碳化硅的目标市场。
英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区开关电源应用高级市场经理陈清源向采访人员指出， 5G小基站对电源有着工作温度范围宽(-45℃～80℃)、高可靠性、高密度需求。相比硅器件，碳化硅器件散热系数更高，更适用于5G小基站的部署。
朱邵歆表示，新基建关注的特高压、新能源汽车充电桩、数据中心等都为碳化硅带来发展机遇。特别是数据中心对能耗的要求持续提升，更有可能在电源中规模使用碳化硅器件。数据中心使用的高端电源很可能成为碳化硅的下一个增量市场。
瀚天天成总经理冯淦向采访人员表示，碳化硅在大功率电力电子器件具有优势，新基建关注的大部分项目都与碳化硅的布局方向有关，对碳化硅产业是一个利好。尤其在新能源汽车以及充电桩领域，碳化硅的增长速度可观，碳化硅从业者非常看重新能源汽车对碳化硅产业的带动作用。
【「中国电子报」“新基建”开启碳化硅商用之门】辩证看待碳化硅的“贵”
相比硅，碳化硅在大功率电子电力器件有着更优的物理特性。但是，碳化硅晶圆成本较高，性价比不如硅，这在一定程度上制约了碳化硅的市场发展。对此，相关企业负责人表示，要辩证看待碳化硅的成本和发展潜力。

本文插图
冯淦表示，碳化硅的成本要从三个层次来看。在材料层面，碳化硅的晶圆和外延片，确实比硅要贵，甚至贵出100倍。但是在器件层面，同等规格的碳化硅器件与硅器件相比，单个管芯的价格可能只有三到五倍的差距。这是因为一个晶圆上面，碳化硅尺寸上可以做得很小，平均每个器件的成本就会降低。
“随着良率的提升，一个晶圆上可以切割出来的碳化硅器件会更多。近几年，碳化硅器件的成本有希望控制到和硅器件有竞争力的水平，甚至比硅器件还要便宜。 ”冯淦说。同时，在系统层面，也就是逆变器、电源、电动汽车等终端应用方面，使用碳化硅器件可以降低电容、电感、冷却等系统性成本，并实现更好的性能。