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)在是不可否認的，問題更多地與公司可用的機會廣度有關(guān)。

Yole Développement（法國里昂）的技術(shù)與市場分析師 Ezgi Dogmus 介紹了她對汽車和消費應(yīng)用等特定新興市場的 WBG 市場演變和預(yù)測的分析。

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。WBG 半導(dǎo)體的當(dāng)今趨勢和市場機會是什么？

Dogmus：電動汽車已成為大趨勢，對半導(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零排放汽車的激勵措施等事件促成的。與此同時，許多政府加強了他們的二氧化碳減排目標。這種加速讓大多數(shù)還沒有準備好的傳統(tǒng)玩家感到驚訝。

PEN：電動汽車 (EV) 會接管道路嗎？

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)測到 2024 年電動汽車的銷量將超過 2500 萬輛，這將帶來令人印象深刻的市場增長。

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

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

在電動汽車中，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)代電動汽車使用 400V 電池運行，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，碳化硅在逆變器級別實現(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)駛里程的新趨勢有關(guān)。迄今為止，只有保時捷的 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。

這兩個高壓平臺是 1,200 伏 SiC 在主要逆變器中采用的絕佳機會，并顯著加速了 EV/HEV 市場中 SiC 的增長。

筆：氮化鎵怎么樣？是什么推動了它的采用？

Dogmus：消費智能手機市場正在出現(xiàn)一種新技術(shù)趨勢：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），則更大容量的電池意味著需要較長的充電時間。現(xiàn)在是 OEM 采取行動并開始部署快速充電的時候了。我們的想法是通過更高的功率進一步推動限制，以更多地減少充電時間。

PEN：與硅器件相比，價格是多少？

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，中國廠商 Oppo 和 Realme 已將這些 GaN 充電器集成到智能手機盒中，因此將它們與手機一起銷售。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盒中。當(dāng)市場接受這些基于 GaN 的充電器時，我們可以預(yù)期價格會進一步降低。

PEN：對 SiC 和 GaN 的市場預(yù)測是什么？

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

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

審核編輯 黃昊宇