這幾年來，碳化硅（SiC）市場正處在快速增長中，據市場調研機構預計，到2022年SiC的市場規模將達到10億美元。電源的功率因數校正（PFC）、太陽能逆變器、光伏逆變器、不間斷電源、5G、通信電源、高頻開關電源領域等都有SiC器件的用武之地。

在安森美半導體電源方案部產品市場經理王利民(Raymond Wang)看來，由于SiC與硅比較，具有高場強、高能隙，以及高電子遷移率和熱導率等特性，更加適合新能源、汽車，以及通信等領域的應用，未來SiC市場容量將會每年都有大幅度增長。而主要驅動力將來自汽車、5G和光伏。

正是看到了這個趨勢，王利民表示，安森美在未來幾年將會主要側重于以下幾個重點市場。

首先是汽車領域，包含兩大方面，一是主驅，即主驅逆變器(Traction Inverter)，以及車載充電器(OBC)和DC-DC。二是電動汽車充電樁。根據目前的國家策略，至2020年電動汽車充電樁的部署要達到非常大的數量。此外，新基建、新的內循環等一系列策略都在快速地帶動電動汽車充電樁的發展。

二是可再生能源并非新市場，且該市場在短期內一直會是整個市場的主方向及趨勢。綠色、可再生能源一直處于快速增長中，有300多GW的安裝能量。高壓高頻率器件在太陽能逆變器里都有非常大的市場空間。

三是5G通信電源領域，我國世界領先的5G以及在預研的6G，在這類領先的通信電源場合，5G的電源對于高效率的需求也是巨大的。

“安森美半導體碳化硅戰略會側重在電動汽車、電動汽車充電樁、可再生能源、新能源以及5G和通信電源等電源設備上。”王利民總結說。

SiC在汽車中的應用

具體來說，SiC在汽車中的應用包括在電動汽車和混動汽車上的應用。王利民預計電動汽車會是未來SiC的主要驅動力之一，占整個SiC總體市場容量的60%。

由于SiC每年可以增加多達750美元的電池續航能力，整車廠商有意愿采用SiC器件。碳化硅器件應用于主驅，OBC、DC-DC，可大幅度提高效率，因此能給電動汽車增加續航能力，有一些電動汽車從不可以銷售變成可以銷售，售價也大幅度地增長，因為續航里程和售價是成正比的。鑒于以上優點，目前幾乎所有做主驅逆變器的廠家都以研究碳化硅做主驅為方向。

在OBC和DC-DC領域，絕大部分廠家是使用碳化硅器件作為高效、高壓和高頻率的功率器件。例如，美國加利福尼亞州已簽署行政命令，到2030年要實現500萬輛電動車上路的目標；歐洲也有電動汽車全部替換燃油車的時間表；而在中國各大一線城市，電動汽車可以零費用上牌。這一系列政策都推動了電動汽車的大幅增長，電動汽車對于高壓、高頻率和高效率器件的需求也推動了碳化硅市場的大幅增長。

SiC在5G電源和開關電源中的應用

SiC第二個用量比較大的市場是5G電源和開關電源（SMPS）領域。傳統的開關電源領域在Boost及高壓電源，對功率密度一直有著持之以恒的追求，從最早通信電源的金標、銀標，到現在5G通信電源，云數據中心電源，這些都對于高能效有非常高的要求。

碳化硅器件沒有反向恢復，使得電源能效非常高，可達到98%的能效。電源和5G電源是碳化硅器件最傳統，也是目前相對較大的一個市場。

SiC在電動汽車充電器/樁上的應用

電動汽車在發展，與之配套的電動汽車充電樁必然也會大量部署，特別是今年，中國還將充電樁加入了“新基建”項目內，給充電樁市場注入了一支強心劑。

當然，充電樁實現的方案有很多種，現在消費者最感興趣的就是直流快充。直流快充的充電樁需要非常大的充電功率以及非常高的充電效率，這些都需要通過高電壓來實現。在電動汽車充電樁的應用里，碳化硅無論是在Boost，還是輸出的二極管，目前有很多使用主開關的碳化硅MOSFET電動汽車充電樁方案，其應用前景非常廣闊。

SiC在太陽能逆變器中的應用

作為傳統的新興市場，在太陽能逆變器領域，碳化硅二極管的使用量也非常巨大，每年太陽能逆變器的安裝量也持續增長，預計未來10-15年將會有15%的能源（目前是1%）來自太陽能。

太陽能是免費的，且取之不竭用之不盡。國內已出臺相關政策，個人可把太陽能電力賣回給國家電網。

碳化硅半導體可應用于太陽能逆變器的Boost，并且隨著現在太陽能逆變器成本的優化，已經能看到不少廠家會使用碳化硅的MOSFET作為主逆變的器件，來替換原來的三電平（逆變器）控制復雜電路。

政策驅動方面，歐盟有20-20-20目標，即到2020年，能效提高20%，二氧化碳排放量降低20%，可再生能源要達到20%。NEA也設定了清潔能源目標，到2030年要滿足中國20%的能源需求。

滿足車規級的SiC產品

據王利民介紹，安森美半導體曾經是JEDEC可靠性委員會的成員，在寬禁帶可靠性標準委員會現已并入JEDEC標準委員會后，安森美半導體成為了可靠性標準委員會的專家之一。因此，安森美在碳化硅器件的可靠性方面具有很大的優勢，在H3TRB測試（高溫度/濕度/高偏置電壓）里，“安森美半導體的碳化硅二極管可以通過1000小時的可靠性測試。實際測試中，我們會延長到2000小時，大幅領先于市場的可靠性水平。”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價比。他舉例說，同樣的電源，如果替換成碳化硅方案，其體積、功率密度以及整體BOM成本都會得到優化。“例如，對于十幾千瓦的升壓或PFC或Boost方案，使用我們的碳化硅MOSFET的方案，不僅效率會大幅度提高，而且總的方案成本也會比IGBT方案低，這里并不涉及具體IGBT廠商。”

在王利民看來，汽車領域將會成為碳化硅最大的市場之一。安森美半導體提供整套方案，包括單管方案、模塊方案，以及各種電動車和混動車的車載充電器方案，并可提供整套電路圖紙、BOM以及實際的實物。

安森美在碳化硅產品布局方面也比較早，目前可以提供碳化硅二極管和MOSFET產品。王利民表示，“在1200V的碳化硅二極管產品中，我們有非常多電壓、電流和封裝選擇，還有晶圓可供選擇。我們的650V第1.5代具備世界領先的壓降效率水平。此外，我們還有1700V的高壓器件。在二極管部分，我們還有650V第1.0代。”

他還強調說，安森美半導體的碳化硅器件全都滿足汽車規范，包括模塊。

在介紹碳化硅二極管時，他特意強調了安森美碳化硅二極管的兩個特性：浪涌能力和雪崩。

因為碳化硅二極管有一個痛點，那就是他需要非常大的沖擊電流，因為它的應用不管是在boost還是PFC都是需要扛住浪涌電流。“針對這一點，安森美半導體為工程師和設計專家提供了一處非常貼心的設計。以1200V 15A的碳化硅二極管為例，在毫秒級安森美半導體的碳化硅二極管有10倍的過濾，在微秒級有50倍的過濾。”王利民指出。

另外，由于針對電動車主驅或者馬達驅動的應用里對碳化硅二極管有雪崩的要求，因此，安森美半導體特意推出了具有雪崩功能的碳化硅二極管。

此外，在碳化硅MOSFET方面，安森美的MOSFET幾乎涵蓋了市面上所有主流的碳化硅MOSFET，包括20mΩ、40mΩ、80mΩ、160mΩ，TO247封裝，TO247的4條腿以及D2PARK的7條腿封裝，并且所有的產品都提供工業規范和汽車規范。其900V的碳化硅MOSFET包含了20mΩ、60mΩ等市面上主流的規格。

總結

談到碳化硅器件的發展趨勢，王利民認為，整個碳化硅市場一直都會是分立器件和模塊兩者共有的市場。但未來發展來看，模塊是碳化硅器件的一個重要發展方向。模塊的設計主要集中在比較大的功率方面，比如幾十千瓦或幾百千瓦級別的車載逆變器。