碳化硅的作用远远大于你的想象

我国碳化硅产业是一个潜力巨大的产业。涉及产品多元化，产业链深，应用领域广，具有良好的市场发展前景。
我们都知道碳化硅具有耐高压、耐高温、高频、耐辐射等优良的电气性能。突破了硅基半导体材料的物理限制，成为第三代半导体的核心材料。碳化硅材料的性能优势，导致功率器件发生新的变化。
功率器件的功能是对电能进行处理、转换和控制。硅基功率器件相比，采用碳化硅衬底制作的功率器件具有耐高压、耐高温、能量损耗小、功率密度高等优点，可实现功率模块的小型化和轻量化。与相同规格的硅基MOSFET相比，碳化硅基MOSFET的尺寸可以显著减小到原来的1/10，导通电阻也至少可以减小到原来尺寸的1/100。与硅基IGBT相比，同等规格的碳化硅基MOSFET的总能量损耗可大大降低70%。

应用领域：
1、新能源汽车
碳化硅功率器件主要应用于新能源车的电驱电控系统，相较于传统硅基 功率半导体器件，碳化硅功率器件在耐压等级、开关损耗和耐高温性方面具备许多明显的优势，有助于实现新能源车电力电子驱动系统轻量化、高 效化，它广泛应用于新能源车的主驱逆变器、OBC、DC/DC 转换器和非 车载充电桩等关键电驱电控部件。各大主流新能源汽车厂商都在积极布局碳化硅车型。
碳化硅器件应用于车辆充电系统和电源转换系统，可有效降低开关损耗，提高极端工作温度，提高系统效率。目前，全球有20多家汽车制造商在车辆充电系统中使用碳化硅功率器件。新能源汽车充电桩采用碳化硅器件，减小充电桩体积，提高充电速度。SiC在新能源汽车上的应用，将在保证整车强度和安全性能的同时大幅减轻整车重量，有效提高电动汽车续航里程10%以上，电控系统体积缩小80%。
预计未来直流快速充电桩用碳化硅的市场空间将大幅增加。由于成本原因，目前碳化硅器件应用于直流充电桩的比例还比较低。但是，通过配置碳化硅功率器件，直流快速充电桩可以大大简化内部电路，提高充电效率，减小散热器的体积和成本，降低系统的整体尺寸和重量。随着800V快速充电技术的应用，直流充电桩碳化硅市场有望快速增长。

2、光伏发电
在光伏发电应用中，传统的基于硅基器件的逆变器成本约占系统的10%，但却是系统能量损耗的主要来源之一。使用碳化硅MOSFET或结合碳化硅MOSFET和碳化硅的功率模块的光伏逆变器SBD可将转换效率从96%提高到99%以上，降低能量损耗50%以上，延长设备循环寿命50倍，从而使系统体积减小，功率密度提高，延长设备使用寿命，降低生产成本。高效率、高功率密度、高可靠性和低成本是未来光伏逆变器的发展趋势。串式和集中式光伏逆变器中，碳化硅产品有望逐步取代硅基器件。

3、储能系统
储能系统的灵活性为大规模发电和输电系统的高效和可靠运行提供了保障。储能系统提高了电网运行的效率，减少了在电网高峰时期的局部电量拥塞造成线路损耗。还可以减少为满足用电系统高峰需求而建造更多发电厂的需要。随着越来越多的太阳能发电的使用，能源存储与可再生能源的结合将有可能在未来十年改变我们生产、分配和使用能源的方式。这将推进太阳能光伏电站与储能系统(ESS)集成的需求和大规模发展。
受益于我国在5G通信、新能源等新兴产业领域世界领先的技术水平和产业规模，国产碳化硅器件的巨大应用市场空间带动了上游半导体产业的快速发展。国内碳化硅生产厂家各有优势。在全球半导体材料供应不足的背景下，国际领先公司纷纷提出碳化硅产能扩张计划，并保持较高的研发投入。与此同时，国内碳化硅生产企业正在加快在碳化硅领域的布局，抓住发展机遇，追赶国际领先公司。
KeepTops是一家专业从事第三代半导体器件设计、制造和销售的供应商。其新型碳化硅MOS晶体管（SiC MOSFET）采用硅和宽带隙技术，该产品具有重量轻、整体成本较低的优点，适用于600V以上的高压场景，包括光伏、新能源汽车、充电桩、风电、轨道交通等电力电子领域。

审核编辑 黄宇