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  隨著新能源汽車、工業(yè)、光伏、儲能等領(lǐng)域的快速發(fā)展，電力設(shè)備領(lǐng)域也在不斷迭代升級。碳化硅和IGBT，碳化硅技術(shù)近年來備受關(guān)注，國際制造商的出貨量迅速增加，國內(nèi)制造商投資巨大。與此同時，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。在這樣的環(huán)境下，通過邀請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)展趨勢和技術(shù)優(yōu)勢，以及如何在兩者之間衡量。

  硅基功率半導體的代表——IGBT技術(shù)，碳化硅和IGBT在進一步提高性能方面遇到了一些困難。開關(guān)損耗和導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越小。因此，業(yè)內(nèi)人士開始希望SiC能成為一種顛覆性的技術(shù)。對此，英飛凌科技產(chǎn)業(yè)動力控制事業(yè)部營銷總監(jiān)陳子穎認為，這種觀點有一定的局限性。他認為，硅基IGBT技術(shù)仍在進步，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越高。同時，根據(jù)不同的應(yīng)用開發(fā)的產(chǎn)品可以進行一些特殊的優(yōu)化處理，從而提高硅設(shè)備的性能，進而提高系統(tǒng)的性能和性價比。英飛凌的TRENCHSTOP?IGBT7就是一個典型的例子。

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

  SiC MOSFET發(fā)展目前尚處于起步階段，未來新應(yīng)用的出現(xiàn)和市場潛力的發(fā)掘，將推動以碳化硅為代表的第三代半導體技術(shù)的發(fā)展。至于在這個過程中如何提高器件的利用率和市場滲透率，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)了其在功率半導體，尤其是工業(yè)和汽車應(yīng)用方向上幾十年來的經(jīng)驗和積累。

  安森美中國區(qū)汽車現(xiàn)場應(yīng)用工程師夏超則表示，受益于中高端電動汽車銷量的持續(xù)增長，對應(yīng)的第三代半導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)能擴張目標的陸續(xù)實現(xiàn)，碳化硅的價格正在快速降低。由于電動汽車在大部分運行周期內(nèi)是處于低功率運行狀態(tài)，因此碳化硅器件在電動汽車領(lǐng)域發(fā)揮其低損耗特性，正在取代傳統(tǒng)的硅器件，未來也將逐步擴散到如車用充電樁、光伏儲能等領(lǐng)域。

  安森美目前重點著力于電動汽車、電動汽車用充電樁/器、可再生能源、5G四個市場，旨在為客戶提供全方位解決方案。目前來看，在不同的細分市場，碳化硅跟硅基器件是一個很好的互補，也是價格與性能的一個平衡。

  隨著第三代半導體技術(shù)的成熟，以及成本的降低，最終會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比更高，有助于系統(tǒng)設(shè)計人員能夠更加靈活地選擇滿足應(yīng)用需求的高性價比方案。

  面對國際廠商在碳化硅領(lǐng)域的快速出貨，雖然陳子穎和夏超認為所處的發(fā)展階段不同，但英飛凌和安森美對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)重點更偏向碳化硅，并堅信在部分領(lǐng)域，碳化硅對于IGBT的替代會逐步進行。因此，目前就談碳化硅完全替代硅基IGBT或許為時尚早。

  基于已簽署的眾多戰(zhàn)略協(xié)議，安森美的碳化硅工廠當前正在有序擴產(chǎn)。如近期與寶馬集團等國際一線車廠陸續(xù)達成戰(zhàn)略合作。夏超認為，安森美產(chǎn)能的擴張既有增量需求，如電動汽車等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，也包含對已有的IGBT器件的存量替代，如光伏發(fā)電及儲能等領(lǐng)域。隨著產(chǎn)能的進一步提升，市場價格的進一步降低，碳化硅器件將會助力構(gòu)建一個更為清潔綠色的家園。

  同樣，英飛凌在擴產(chǎn)能方面也毫不落后，預計到2027年，英飛凌的碳化硅產(chǎn)能將增長10倍，屆時其碳化硅業(yè)務(wù)的銷售額將增長至約30億歐元。英飛凌的目標是，通過大幅擴展產(chǎn)能，在未來十年內(nèi)將公司在碳化硅領(lǐng)域的市場份額提高到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廠區(qū)，用于擴大碳化硅和氮化鎵產(chǎn)能外，同時，英飛凌對其菲拉赫工廠現(xiàn)有硅設(shè)備進行改造，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。