Excelpoint - 一文了解SiC MOS的应用

　　作为第三代半导体产业发展的重要基础材料，碳化硅MOSFET具有更高的开关频率和使用温度，能够减小电感、电容、滤波器和变压器等组件的尺寸，提高系统电力转换效率，并且降低对热循环的散热要求。在电力电子系统中，应用碳化硅MOSFET器件替代传统硅IGBT器件，可以实现更低的开关和导通损耗，同时具有更高的阻断电压和雪崩能力，显著提升系统效率及功率密度，从而降低系统综合成本。

　　图：SiC/Si器件效率对比
　　一、行业典型应用
　　碳化硅MOSFET的主要应用领域包括：充电桩电源模块、光伏逆变器、光储一体机、新能源汽车空调、新能源汽车OBC、工业电源、电机驱动等。
　　1.充电桩电源模块
　　与下游数量较多的充电桩制造商和运营商不同，目前充电模块行业玩家数量有限。历经过去几年的激烈竞争，行业逐渐出清。目前主流企业仅10家左右，包括特来电、盛弘股份、科华恒盛等为代表的自产自用型；以及英飞源、优优绿能、星源博睿、英可瑞等为代表的外供型两类。

　　随着新能源汽车800V平台的出现，主流充电模块也从之前主流的15、20kW向30、40kW发展，输出电压范围300Vdc-1000Vdc，并且具备双向充电功能，以达到V2G/V2H等技术要求。因此，越来越多充电模块企业开始采用SiC MOS方案。

　　图：新能源充电桩中SiC的应用
　　2.光伏逆变器
　　在可再生能源的大力发展以及“双碳”战略目标的推动下，光伏产业迅速扩张，光伏逆变器市场整体也呈现高速发展趋势。根据海关总署数据，从出货情况来看，2023逆变器累计出口99.54亿美元，同比+11%。

　　经过多年的市场竞争，当前我国光伏逆变器行业已经形成较为集中、整体竞争较为充分的格局。同时，国内逆变器品牌仍保持快速增长，出货量及市场占有率也在稳步提升。数据显示，2022年光伏逆变器供应商出货量市场前五的企业是：阳光电源、华为、古瑞瓦特、锦浪科技和SMA。而在研究机构BNEF公布的“融资价值光伏逆变器品牌”前十名榜单中，也有6家中国逆变器企业入围，其中，正泰电源、华为、阳光电源居于前三，锦浪、特变电工、固德威也位列其中。

　　图：光伏逆变器中SiC的应用
　　3.光储一体机

　　光储一体机采用电力电子控制技术，通过智能控制实现能量转移，协调控制光伏与储能电池，平抑功率波动，并通过储能变流技术输出满足标准要求的交流电能向负载供电，满足用户侧多场景应用，广泛应用于离网光伏电站、分布式后备电源、储能电站等场合。国内光储一体机生产企业主要有：科陆电气、盛弘股份、兴储世纪、时代能创、精石电气、锦宇新能源、智源新能、采日能源、华自科技、邦照电气等。

　　图：光储一体机中SiC的应用
　　4.新能源汽车空调

　　随着800V平台在新能源汽车上的兴起，在汽车空调压缩机控制器方案中，SiC MOS凭借其高压高效、贴片封装体积小等优势，成为市场。行业头部客户如弗迪科技、翰昂、华域三电、苏州中成、奥特佳、海立、威灵、上海光裕、重庆超力等。

　　图：新能源汽车空调中SiC的应用
　　5.大功率OBC

　　三相OBC电路中SiC MOS应用更高的开关频率，可以减小磁性元器件体积和重量，提高效率和功率密度，同时高系统母线电压，大大减少功率器件数量，便于电路设计，提高可靠性。

　　图：大功率OBC中SiC的应用
　　6.工业电源
　　工业电源主要应用于如医疗电源、激光电源、逆变焊机、大功率DC-DC电源、轨道牵引机等，需要高压、高频、高效率的应用场景。
　　二、竞争格局

　　调研机构Yole显示，由于SiC MOS晶圆的产能限制，头部SiC品牌如意法半导体（ST）、英飞凌科技（Infineon）、Onsemi、Wolfspeed和Rohm主力出货市场都集中在新能源汽车行业， 包括电驱、OBC和 DC/DC， 新能源汽车市场在2022年占据功率SiC市场份额的70%，到2028年，预测这一比例将增长至74%。

　　图：SiC主要应用市场及占比
　　在国产碳化硅功率器件企业中，基本半导体依托强大的技术团队，以及在车规级SiC模块产品积累的丰富经验，研发推出的第二代SiC MOS在光伏储能、充电桩、工业电源、新能源汽车等领域都有量产出货，广受市场欢迎。
　　深圳基本半导体有限公司是中国第三代半导体创新企业，从事碳化硅功率器件的研发与产业化，研发覆盖碳化硅功率半导体的芯片设计、晶圆制造、封装测试、驱动应用等产业链关键环节。产品包括碳化硅二极管和MOSFET芯片、汽车级及工业级碳化硅功率模块、功率器件驱动器及门极驱动芯片等，性能达到国际先进水平。公司在深圳投产6英寸碳化硅芯片产线、无锡投产汽车级碳化硅功率模块专用产线；自主研发的汽车级碳化硅功率模块已收获了近20家整车厂和Tier1电控客户的30多个车型定点，成为国内批碳化硅模块量产上车的头部企业；采用自研芯片的碳化硅功率器件已累计出货数千万颗，服务于光伏储能、电动汽车、轨道交通、工业控制、智能电网等领域的数百家客户。
　　三、产品选型表

　　基本半导体第二代碳化硅MOSFET系列产品基于6英寸晶圆平台开发，比上一代产品在比导通电阻、开关损耗以及可靠性等方面表现更为出色。

　　图：碳化硅MOSFET

　　图：基本半导体SiC MOSFET产品选型表