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  隨著新能源汽車、工業(yè)、光伏、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，電力設(shè)備領(lǐng)域也在不斷迭代升級(jí)。碳化硅和IGBT，碳化硅技術(shù)近年來(lái)備受關(guān)注，國(guó)際制造商的出貨量迅速增加，國(guó)內(nèi)制造商投資巨大。與此同時(shí)，碳化硅在許多領(lǐng)域取代IGBT的呼聲也在增加。IGBT的余熱尚未消散，碳化硅的新鮮空氣已經(jīng)吹來(lái)。在這樣的環(huán)境下，通過(guò)邀請(qǐng)安森美和英飛凌參加電力設(shè)備專題月的采訪，我們希望了解該領(lǐng)域龍頭企業(yè)的最新發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以及如何在兩者之間衡量。

  硅基功率半導(dǎo)體的代表——IGBT技術(shù)，碳化硅和IGBT在進(jìn)一步提高性能方面遇到了一些困難。開(kāi)關(guān)損耗和導(dǎo)通飽和壓降的減少相互制約，減少損耗和提高效率的空間越來(lái)越小。因此，業(yè)內(nèi)人士開(kāi)始希望SiC能成為一種顛覆性的技術(shù)。對(duì)此，英飛凌科技產(chǎn)業(yè)動(dòng)力控制事業(yè)部營(yíng)銷總監(jiān)陳子穎認(rèn)為，這種觀點(diǎn)有一定的局限性。他認(rèn)為，硅基IGBT技術(shù)仍在進(jìn)步，尤其是英飛凌本人。隨著包裝技術(shù)的發(fā)展，IGBT設(shè)備的性能和功率密度越來(lái)越高。同時(shí)，根據(jù)不同的應(yīng)用開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品可以進(jìn)行一些特殊的優(yōu)化處理，從而提高硅設(shè)備的性能，進(jìn)而提高系統(tǒng)的性能和性價(jià)比。英飛凌的TRENCHSTOP?IGBT7就是一個(gè)典型的例子。

  因此，第三代半導(dǎo)體的發(fā)展進(jìn)程，還是需要與硅器件相伴而行，在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，還有針對(duì)不同應(yīng)用的大規(guī)模商業(yè)化價(jià)值因素的考量，指望第三代器件很快在所有應(yīng)用場(chǎng)景中替代硅器件是不現(xiàn)實(shí)的。在未來(lái)數(shù)年中，不同的半導(dǎo)體技術(shù)將并存于市場(chǎng)中，在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中分別具有特殊的優(yōu)勢(shì)。

  SiC MOSFET發(fā)展目前尚處于起步階段，未來(lái)新應(yīng)用的出現(xiàn)和市場(chǎng)潛力的發(fā)掘，將推動(dòng)以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。至于在這個(gè)過(guò)程中如何提高器件的利用率和市場(chǎng)滲透率，封裝技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)等方面的提升或?qū)⑵鸬讲恍〉挠绊憽?/span>

  從英飛凌高功率密度的封裝、低寄生電感的模塊封裝，到基于增強(qiáng)型SiC MOSFET芯片技術(shù)單管，采用.XT技術(shù)的單管等等，都體現(xiàn)了其在功率半導(dǎo)體，尤其是工業(yè)和汽車應(yīng)用方向上幾十年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)和積累。

  安森美中國(guó)區(qū)汽車現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師夏超則表示，受益于中高端電動(dòng)汽車銷量的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的第三代半導(dǎo)體器件處于加速階段。目前，碳化硅器件的成本仍然是略高于硅基功率器件，但得益于各家碳化硅廠商產(chǎn)能擴(kuò)張目標(biāo)的陸續(xù)實(shí)現(xiàn)，碳化硅的價(jià)格正在快速降低。由于電動(dòng)汽車在大部分運(yùn)行周期內(nèi)是處于低功率運(yùn)行狀態(tài)，因此碳化硅器件在電動(dòng)汽車領(lǐng)域發(fā)揮其低損耗特性，正在取代傳統(tǒng)的硅器件，未來(lái)也將逐步擴(kuò)散到如車用充電樁、光伏儲(chǔ)能等領(lǐng)域。

  安森美目前重點(diǎn)著力于電動(dòng)汽車、電動(dòng)汽車用充電樁/器、可再生能源、5G四個(gè)市場(chǎng)，旨在為客戶提供全方位解決方案。目前來(lái)看，在不同的細(xì)分市場(chǎng)，碳化硅跟硅基器件是一個(gè)很好的互補(bǔ)，也是價(jià)格與性能的一個(gè)平衡。

  隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)的成熟，以及成本的降低，最終會(huì)慢慢取代部分硅基產(chǎn)品成為主流方案。碳化硅芯片可以工作在更高的溫度(175℃至200℃)，結(jié)溫超過(guò)175℃的碳化硅方案將能在更高的功率密度下工作，從而比硅基替代方案的性價(jià)比更高，有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠更加靈活地選擇滿足應(yīng)用需求的高性價(jià)比方案。

  面對(duì)國(guó)際廠商在碳化硅領(lǐng)域的快速出貨，雖然陳子穎和夏超認(rèn)為所處的發(fā)展階段不同，但英飛凌和安森美對(duì)于碳化硅布局的持續(xù)性都很重視，區(qū)別在于英飛凌依然很重視硅基IGBT的技術(shù)發(fā)展，并選擇雙管齊下;而安森美的側(cè)重點(diǎn)更偏向碳化硅，并堅(jiān)信在部分領(lǐng)域，碳化硅對(duì)于IGBT的替代會(huì)逐步進(jìn)行。因此，目前就談碳化硅完全替代硅基IGBT或許為時(shí)尚早。

  基于已簽署的眾多戰(zhàn)略協(xié)議，安森美的碳化硅工廠當(dāng)前正在有序擴(kuò)產(chǎn)。如近期與寶馬集團(tuán)等國(guó)際一線車廠陸續(xù)達(dá)成戰(zhàn)略合作。夏超認(rèn)為，安森美產(chǎn)能的擴(kuò)張既有增量需求，如電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，也包含對(duì)已有的IGBT器件的存量替代，如光伏發(fā)電及儲(chǔ)能等領(lǐng)域。隨著產(chǎn)能的進(jìn)一步提升，市場(chǎng)價(jià)格的進(jìn)一步降低，碳化硅器件將會(huì)助力構(gòu)建一個(gè)更為清潔綠色的家園。

  同樣，英飛凌在擴(kuò)產(chǎn)能方面也毫不落后，預(yù)計(jì)到2027年，英飛凌的碳化硅產(chǎn)能將增長(zhǎng)10倍，屆時(shí)其碳化硅業(yè)務(wù)的銷售額將增長(zhǎng)至約30億歐元。英飛凌的目標(biāo)是，通過(guò)大幅擴(kuò)展產(chǎn)能，在未來(lái)十年內(nèi)將公司在碳化硅領(lǐng)域的市場(chǎng)份額提高到30%。

為了確保供應(yīng)安全，英飛凌依靠廣泛的供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)和與不同合作伙伴在雙邊層面上開(kāi)展的眾多合作。英飛凌還宣布，將投資20多億歐元在居林新建一個(gè)廠區(qū)，用于擴(kuò)大碳化硅和氮化鎵產(chǎn)能外，同時(shí)，英飛凌對(duì)其菲拉赫工廠現(xiàn)有硅設(shè)備進(jìn)行改造，將現(xiàn)有的6英寸和8英寸硅生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換為碳化硅和氮化鎵生產(chǎn)線，以增加菲拉赫工廠的碳化硅和氮化鎵產(chǎn)能。