碳化硅时代，各大供应商的看法

碳化硅(SiC)技术越来越多地被用于各种汽车芯片。大多数芯片制造商现在认为这是一个相对安全的赌注，并争相将这种宽带间隙技术推向主流。
碳化硅在许多汽车应用中有着广阔的前景，尤其是电动汽车。与硅相比，它可以延长每次充电的里程，减少电池的充电时间，通过较低的电池容量和较轻的重量提供相同的里程，为整体效率做出贡献。现在的挑战是降低制造这些设备的成本，这就是为什么SiC晶圆厂从6英寸(150毫米)晶圆迁移到8英寸(200毫米)晶圆的原因。
由于规模经济，这些引人注目的好处正在导致电动汽车大量使用SiC，这降低了SiC的制造成本。美国能源部成立的PowerAmerica美国制造研究所执行董事兼首席技术官VictorVeliadis表示，这是Sic制造商关注的主要规模应用，正在推动其制造业扩张。这也是很多新人进入SiC领域的原因，也是我们看到电动车Design-win竞争激烈的原因。
北卡罗来纳州立大学电气工程教授Veliadis表示，碳化硅正在进入多个电动汽车系统，包括牵引逆变器、DC-DC转换器和车载充电器。
高压碳化硅功率设备也是实现快速充电基础设施的关键，这将消除电动汽车消费者广泛接受的最后一个主要障碍。他说：碳化硅在高压下非常高效，可以实现与传统汽车加油时间相似的充电时间。
Yoledevelopement化合物半导体和新兴基板团队首席分析师Ezgidogmus指出，自2017年特斯拉在其主逆变器中使用SiC以来，该车已成为SiC的杀手级应用。从那时起，我们见证了几乎所有汽车制造商和一级供应商对SiC的兴趣。比亚迪、丰田和现代为他们的电动汽车车型选择了碳化硅。预计奥迪、通用、蔚来和大众也将效仿。Dogmus说：随着SiC解决方案Design-Win的显著增加，我们预测2020-2026年的前景是光明的。事实上，汽车市场无疑是最重要的驱动因素，因此，到2026年，汽车市场将占SiC设备总市场份额的60%以上。
除了电动汽车的应用，Dogmus还看到了SiC在充电基础设施中的趋势，可以提高效率，降低系统尺寸。此外，预计2019年至2026年，碳化硅将在轨道、电机驱动和光伏应用中以两位数的年复合增长率增长。

碳化硅和氮化镓。
碳化硅在电力电子领域具有aN)等宽带间隙半导体相比，碳化硅在电力电子领域具有显著优势。
Dogmus说：硅MOSFET经历了几十年的渐进增长和改进，接近其理论边界。从历史上看，这些MOSFET产品足以满足其目标应用的需求。同时，碳化硅、氮化镓等创新宽禁带材料的性能特性也超过了硅基设备。Dogmus说。宽禁带材料是补充电力市场行业最有前途的候选材料，具有高击穿电压、高开关速度和小尺寸。此外，它们还可以减少每个系统中无源元件的数量，从而实现紧凑的设计。然而，与硅相比，这些材料仍然很贵。
Infineontechnologies高级总监兼高压转换产品营销总监Roberthermann表示，从高层的角度来看，硅、碳化硅和氮化镓的定位非常简单。与硅相比，碳化硅在高温、高功率和更高开关频率的最强组合。这与降低主逆变器和车载充电衍生系统的成本一致。
氮化镓是另一种主要的宽禁带技术，具有更高的效率和更高的频率特性。与碳化硅相比，这两个因素将功率密度提高到更高的水平。Hermann说：但是，为了释放这种好处，需要更大的系统变化。此外，还需要其他半导体和无源产品。
但Yole的Dogmus表示，目前SiC在电动汽车和大功率系统逆变器应用中的真正竞争是硅。对于碳化硅来说，它的性价比在更高的电压下很有吸引力。例如，在800V电池车辆中使用1、200VSIC器件将代表重要的市场机遇。与此同时，GaN将继续渗透到手机应用的快速充电市场。事实上，GaiC相比，GaN在功率较低的情况下具有更好的成本效益。GaN还有望渗透到数据通信和电信电源市场，用于3kW以下的系统，以及电动汽车应用中的OBC和DC-DC转换器。
碳化硅的优点大于壁垒。
并非所有的测试和测试过程都得到了充分的解决，对汽车应用中零缺陷的需求对任何新材料都是非常高的标准。但许多半导体制造商认为，这些问题可以相对较快地克服，电动汽车中SiC芯片的前景仍然非常乐观。
尽管SiC功率二极管已经在商业上使用多年，但SiCMOSFET正在迅速改变SiC功率电子产品的市场格局。罗姆半导体技术营销经理MingSu说：电动汽车电力系统是近期市场增长的主要驱动力之一。自几年前汽车牵引逆变器首次采用SiCMOSFET技术以来，SiC在能源效率和系统尺寸减小方面优于硅设备的优势已被汽车行业广泛接受。
Su说，今天几乎所有的汽车OEM和电动汽车初创公司都使用了碳化硅，或者正处于产品设计阶段，在电动汽车牵引逆变器和车载充电器中使用碳化硅。燃料电池汽车也使用碳化硅设备。其他使用碳化硅的汽车电源转换器包括将电池电压降低到12V或48V的DC-DC转换器和无线充电器。
在欧盟和其他地区制定的二氧化碳排放限制等政府法规的推动下，电动汽车正在经历巨大的繁荣。英飞凌的Hermann说：人们保护环境的强烈愿望也强调了这一点，他们仍然有有有趣的驾驶体验。这意味着增加销量，走出大利基市场，进入汽车生产大众市场的未来——对OEM施加更大的定价压力。碳化硅在这种情况下起着非常重要的作用，因为它支持电动汽车电源应用的各种趋势。
另一方面，这为OEM开辟了一长串新的选择，并为芯片制造商提供了同样数量的机会。
与IGBT相比，碳化硅具有更高的技术优势。汽车逆变器可以很好地解释这一点，其中几个百分点直接转换为更长的里程或更小的电池。Hermann说。随着功率损耗的降低，热管理得到了简化。这意味着，虽然纯功率半导体的成本高于IGBT，但SiC显著降低了系统成本。对于电动汽车买家来说，公式很简单——以更低的成本获得更长的续航里程。
碳化硅的效率也意味着更多的内部空间。碳化硅可以通过另一个应用程序，即车载充电器，直接为更多的空间做出贡献。为了增加续航里程，电池容量会增加，Hermann说。这意味着需要提高车载充电的功率水平，否则不可能一夜之间给电池充电。此外，越来越多的应用程序需要双向充电，如车辆到电网。如果没有设计和技术措施，车载充电器将变得非常大，从而占据车内现有空间。碳化硅的使用不仅可以提高效率，还可以实现更高的开关频率。这导致更小的被动元件和更少的散热系统。事实上，我们相信碳化硅的功率密度可以是传统硅基解决方案的两倍，从而实现更好的设计目标，降低车载充电器的尺寸。
汽车制造商正在转向800VDC总线，以增加车辆和各种应用程序的可用电量，而不扩大电气连接器的尺寸——这将增加电动汽车不必要的重量和尺寸。碳化硅比硅更有效，可以减少过多的热量损失。
对于800V总线来说，额定电压为1200V的SiCMOSFET是合适的设计选择，而不是650V，后者更适合400V电池和系统。创新和关键项目经理FilippoDiGiovanni表示:这意味着配备SiC的逆变器本质上更高效。此外，碳化硅冷却要求不那么严格是另一大优势。GaN晶体管(或高电子迁移率晶体管，HEMT)也可以使用，因为它们在高压应用中具有更明显的效率优势，如电动汽车中的牵引逆变器，但SiC比具有横向结构的GaN具有更好的耐高压性。
Onsemi电动汽车牵引电源副总裁兼总经理BretZahn表示，碳化硅是下一代半导体的关键材料，可以为碳化硅功率开关设备提供技术优势，显著提高电动汽车、电动汽车充电和能源基础设施的系统效率。碳化硅功率模块是一个流行的需求，但碳化硅裸细分市场也在快速增长。