媒体视角丨向“新”而行，功率半导体新赛道将如何布局？-电子发烧友网

点击蓝字关注我们

在全球“碳达峰”、“碳中和”的背景下，功率半导体成为可再生能源和高效负载能源网络的关键驱动力，其下游应用场景不断拓展，从传统的工业、通信和消费电子领域，逐步进入新能源汽车、光伏、风电、储能等新兴终端市场。应用端庞大的潜力，也拉动了功率半导体市场成长。风电、光伏市场方面，新增装机维持高位将带动半导体需求增长。储能市场方面，得益于“双碳”政策，家庭储能及便捷式储能快速发展，储能在全球范围内迎来发展良机，将带动半导体芯片需求增长。汽车市场方面，汽车往电动化、联网化、智能化方向发展，已经是大势所趋，相比传统的燃油汽车，电动汽车新增量将大量地把电能转化为需求，从而带动相关功率半导体的需求。

功率半导体器件的发展推动了电力电子技术的进步，使得高效的能源转换和控制成为可能。它们在电力传输、工业控制、电动交通、可再生能源等领域都扮演着重要角色，帮助实现能源的有效利用和环保节能。随着技术的不断进步，功率半导体器件的性能不断提升，应用范围不断扩大，为各行业带来了更多的创新和发展机遇。

近日，诸位安森美(onsemi)专家在PCIM ASIA 2023期间接受《电力电子世界》采访，就围绕“功率半导体新赛道将如何布局”话题进行了广泛讨论。

Q1: 电力电子技术无论对改造传统行业( 电力、机械、矿冶交通、化工等 )，还是对新建高技术产业(新能源、航天、激光、机器人等)都是至关重要的。请您预测一下现代的电力电子技术的发展趋势如何？

安森美电源方案事业群工业方案部高级总监 Sravan Vanaparthy

无论对各种工业机器的电机驱动、伺服电机驱动、暖通空调(HVAC)、热泵等传统工业应用，还是对太阳能光伏、储能系统、超快直流充电桩、燃料电池转换器等新能源应用，电力电子技术都至关重要。在传统应用中，趋势是向更高的能效发展以满足不同地区的政府法规，以及增加电机驱动的功率密度，并通过高频功率开关（如碳化硅SiC）减少无源滤波器。在新能源市场，高能效和高功率密度也是非常重要的。特别是在电动汽车充电桩或储能系统领域，尤其需要快速开关SiC器件，因为SiC器件开关速度更快、损耗更低。

Q2: 电力电子器件是电力电子技术的基础和核心，没有领先的器件，就没有领先的设备，电力电子器件对电力电子技术领域的发展起着决定性的作用。反过来，越来越细分的传统行业和新兴产业对器件和材料又提出了新的需求，促进了材料及器件的快速发展。请您详细分析一下上游的材料和器件产业与下游的应用行业之间如何保持一种相互促进及和谐发展的关系?以及保持共赢的模式是怎样的？

安森美电源方案事业群资深首席产品推广工程师Pramod Patil

在过去的两到三年里，安森美发现与主要客户签订长期供应协议有助于取得良好的平衡，以实现和保持一种非常好的相互促进及和谐发展的关系。长期供应模式有助于上游和下游行业通过及时交流技术和供应要求的信息，实现合作共赢。

Q3：工业级和车规级功率半导体产品的本质区别是什么，功率半导体有低、中、高压之分，请问哪些产品适合应用于新能源汽车，哪些更适合新能源发电领域？

安森美电源方案事业群工业方案部高级总监 Sravan Vanaparthy

从本质上说，用于汽车或工业的功率器件是相似的，但汽车应用中的电池电压等级决定了功率器件的电压等级。例如，电动汽车驱动中的400V电池电压需要750V的IGBT或750V的SiC，同样，800V的电动汽车电池市场需要1200V的SiC MOSFET或1200V的IGBT。而在工业领域，使用何种电压等级的器件取决于终端系统的额定功率或应用。对于住宅级太阳能逆变器、储能系统、电动车充电桩，650V的IGBT或SiC MOSFET更受欢迎。对于商业和大型太阳能逆变器、储能系统、电动车充电桩，需要更高电压的功率器件如950V、1200V IGBT，以及1200V、1700V的SiC MOSFET。

Q4：在新能源发电领域，风电和光伏因为发电不稳定，对储能产生巨大需求，那么您认为储能的快速兴起将对功率半导体产生哪些需求？

安森美电源方案事业群工业方案部高级总监 Sravan Vanaparthy

鉴于可再生能源发电的不稳定性和能源成本的巨大变化，我们看到对储能解决方案的需求显著增加。今天，与所有其他形式的能源生产相比，由光伏+储能产生的能源是最低的LCOE（平准化能源成本）成本。由于较低的LCOE和大大提升的投资回报率，我们看到更多的太阳能装置（包括住宅和公用事业）开始融合储能系统。

Q5：目前储能领域越来越受到世界各国的重视，请问贵公司在产品和战略方面有什么样的新布局，如何看待未来储能市场的发展？在储能领域，贵公司有哪些解决方案？

安森美电源方案事业群工业方案部高级总监 Sravan Vanaparthy

安森美在为直流耦合储能系统和交流耦合储能系统提供高能效的、具有成本竞争力的解决方案方面具有独特的优势。安森美具备宽广的功率器件组合，包括各种分立的和模块封装的IGBT和SiC，用于从住宅系统(6KW-20KW)到公用事业级(100kW-220kW)储能系统。

Q6：IGBT和SiC分别为第二代、第三代功率器件的代表，那么在新能源汽车领域中，谁的应用会更多一些，SiC在新能源汽车中的优势有哪些？贵公司在新能源汽车领域有怎样的技术优势或者市场优势？

安森美中国区汽车现场应用工程师Chao Xia

目前从市场表现来看，在新能源领域中，Si IGBT在中低端车型当中的比例大一些，SiC MOSFET在中高端及高性能车型中的应用占比要高一些；相较于传统的Si IGBT器件，SiC MOSFET具有更低的能量损耗、更小的封装尺寸、更高的开关频率、更优秀的耐高温及散热能力，逐步成为新能源汽车主机厂的上车首选。

安森美的技术优势在于，作为一家全球性的企业，很早就在SiC领域进行了技术布局与产业整合，对Fairchild半导体、GT Advanced Technologies (GTAT)等企业的收购极大地增强了安森美在SiC领域的设计与生产的能力，近期我们正在考虑投资，对在美国、捷克及韩国等地的SiC工厂进行升级，以实现SiC芯片产量的进一步提升，并提升车规级SiC市场的份额。与此同时，安森美也在不断优化升级SiC芯片的结构与性能，向客户提供更为高效的应用体验，为实现“碳达峰、碳中和”的目标而不懈努力。

市场优势方面，随着目前SiC功率器件在新能源汽车上的逐步普及，越来越多的车企更倾向于选择SiC功率器件作为其电驱平台的标准配置。近期，如蔚来、宝马、极氪以及纬湃科技等厂商积极选择与安森美合作，作为其高性能电驱平台SiC器件的长期供应伙伴。

安森美汽车主驱功率模块产品线经理Bryan Lu

安森美针对新能源汽车推出了一系列的产品，对于IGBT我们有VE-Tract系列的功率模块，对于SiC，我们有EliteSiC。其中我们用在电驱里的900V的EliteSiC市场反馈非常不错。我们在设计的时候充分考虑了已获得市场广泛

应用的单面直接散热(SSDC)封装的特点，也就是它的杂散电感相对比较大，然后SiC的开关速度比较快，这样会容易形成比较高的关断尖峰电压，如果为了避免这个比较高的尖峰电压而采取限制SiC的开关速度，会使得SiC快速开关的特点得不到发挥，我们针对这个应用把击穿电压BV设计到了900V，这样可以使得SiC可以工作在高速下，同时也无惧比较高的尖峰电压，这样也不需要客户在使用上需要妥协效率和速度。

Q7：功率半导体朝着高压、高频、大功率方向发展，散热性和可靠性至关重要，请问大功率IGBT有哪些主流封装方式，如何才能更好地保证产品的可靠性？

安森美电源方案事业群资深首席产品推广工程师Pramod Patil

安森美为新能源汽车领域提供大量的解决方案，包括基于模块的封装、直接键合铜技术、压合封装和半桥/全桥模块，以改善散热和提高可靠性，其中，大功率IGBT对应用至关重要，我们的方案供客户根据其特定应用灵活选择，以开发稳定可靠而简化的系统设计。

Q8：随着新能源市场的迅速发展，越来越多的功率半导体争相入局，贵公司在新能源市场有着怎样的布局？可从技术、产品和市场定位方面具体谈一下。可否分享下贵公司在新能源行业的未来展望以及预计实现的目标？

安森美电源方案事业群资深首席产品推广工程师Pramod Patil

安森美拥有广泛的IGBT和SiC产品组合，是为新能源市场提供先进的功率半导体电源解决方案的首要供应商。

安森美高性能的最新一代场截止IGBT、M3S 1200V SiCMOSFET和针对应用而优化的功率集成模块，为太阳能、储能系统、不间断电源(UPS)、电动车充电和其他新能源应用提供全面的电源产品组合，系统功率从3kW到300kW。

安森美致力于在IGBT、SiC技术以及硅和SiC混合技术方面不断创新，提供各种分立和模块式封装的功率半导体解决方案，供客户根据其性能、系统尺寸和成本要求灵活选用。我们与领先的能源基础设施解决方案供应商密切合作，签订长期供应协议，确保客户及时满足市场需求。安森美的使命是提供高能效的解决方案，让世界更环保。