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news and trends2022-11-15 來源:譜析光晶
未來幾年SiC上游材料端市場將深度受益于汽車電動化、電動汽車配套設備建設、5G基站及數(shù)據(jù)中心建設等下游應用端需求增長,未來可期。
整體來看,碳化硅的耐高壓能力是硅的10倍、耐高溫能力是硅的2倍、高頻能力是硅的2倍。與硅基模塊相比,碳化硅二極管及開關管組成的模塊(全碳模塊),不僅具有碳化硅材料本征特性優(yōu)勢,在應用時還可以縮小模塊體積50%以上、消減電子轉(zhuǎn)換損耗80%以上,從而降低綜合成本。
新能源汽車市場碳化硅需求巨大
新能源汽車系統(tǒng)架構(gòu)中涉及到功率半導體應用的組件包括:電機驅(qū)動系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)(OBC)、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(車載DC/DC)和非車載充電樁。碳化硅功率器件定位于1KW-500KW之間,工作頻率在10KHz-100MHz之間的場景,在新能源汽車中主要應用于電機驅(qū)動系統(tǒng)中的主逆發(fā)器,能夠顯著降低電力電子系統(tǒng)的體積、重量和成本,提高功率密度。
其中,800V電壓平臺中碳化硅的使用是電驅(qū)升級的核心。碳化硅的耐高溫、低開關損耗、耐高壓、耐高頻等特點,使得碳化硅MOSFET成為電動汽車電壓平臺升級至800V的不二之選。同時,碳化硅器件的應用并未增加單車成本。
光伏產(chǎn)業(yè)政策利好,持續(xù)釋放SiC需求
在光伏、風力等發(fā)電系統(tǒng)中,逆發(fā)器將不同電壓等級的直流電轉(zhuǎn)換為交流電,驅(qū)動家用電器、照明等交流負載。
SiC逆發(fā)器為太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電等各種可再生發(fā)電系統(tǒng)提供各種完美的電源變換和接入方案,也將催生SiC市場的增長。SiC的逆發(fā)器在節(jié)能、減小系統(tǒng)尺寸和壽命成本方面都優(yōu)于基于硅的設備。對于需要以盡可能少的功率損失成功利用風能的風力發(fā)電系統(tǒng)而言,這些性能指標至關重要。
軌道交通:軌道交通大幅應用,SiC優(yōu)勢盡顯
軌道交通車輛中大量應用功率半導體器件,其中牽引變流器是機車大功率交流傳動系統(tǒng)的核心裝備,將碳化硅器件應用于此,能極大發(fā)揮碳化硅器件高溫、高頻和低損耗特性,提高牽引發(fā)流器裝置效率,符合軌道交通大容量、輕量化和節(jié)能型牽引發(fā)流裝置的應用需求,提升系統(tǒng)的整體效能。
5G、國防驅(qū)動射頻市場穩(wěn)升,半絕緣型襯底快速發(fā)展
氮化鎵器件因其良好的導熱性能、高頻率、高功率等優(yōu)勢,正在取代LDMOS在通信弘基站、雷達及其他寬帶領域的應用,是迄今為止最為理想的微波射頻器件,因此成為4G/5G的移動通訊系統(tǒng)、新一代有源相控陣雷達等系統(tǒng)的核心微波射頻器件。
5G通訊和國防雙輪驅(qū)動射頻GaN市場
射頻GaN的應用場景主要包括4G LTE和5G電信基礎設施、手機、國防、衛(wèi)星通信、射頻功率和民用雷達等。未來幾年,5G通訊和國防軍工將持續(xù)作為GaN射頻器件市場的主要驅(qū)動力,截止2026年這兩者在整個市場中所占份額將分別為41%和49%,衛(wèi)星通訊等新興領域也將帶來新機遇。
根據(jù)Yole的數(shù)據(jù), GaN射頻器件市場總價值將從8.91億美元增加到24億美元以上,2020年到2026年的CAGR為18%。
移動衛(wèi)星通信或是GaN射頻市場的下一個驅(qū)動力
在射頻和微波通信領域,GaN的抗電離輻射能力使其成為衛(wèi)星通信的絕佳選擇。此外,GaN的高電子移動率使其能夠更好地放大衛(wèi)星頻段的功率,有利于衛(wèi)星通信上行。
目前移動衛(wèi)星通信已經(jīng)部署在固定衛(wèi)星通訊系統(tǒng)中,由于嚴格的認證周期, GaN在移動衛(wèi)星系統(tǒng)中的滲透率仍然有限,但從長遠來看,移動衛(wèi)星通信可能是GaN射頻解決方案的下一個市場驅(qū)動力。
目前碳化硅產(chǎn)業(yè)下游需求旺盛,但上游材料端工藝和良率瓶頸亟待突破,產(chǎn)能不足現(xiàn)象嚴重制約碳化硅應用起量。無論是上游還是下游,皆呈現(xiàn)“得材料者得天下”的態(tài)勢。