SiC和GaN在EV/HEV的应用前景有多大？

虽然SiC在Tesla和比亚迪汉上实现了量产，但整体应用市场而言，相对IGBT依然处于绝对的劣势，近年来随着GaN技术的日渐成熟，来一起认识下SiC和GaN在新能源汽车领域的潜在市场

1

核心需求

EV/HEV对功率器件的核心要求：

• 常闭器件

• 高击穿电压：

  这是一个趋势，参照丰田技术路线，90年代普锐斯电压在277V，后来通过Boost升压长期保持在500V，最新一代则是通过升压模块把电压平台提至650V，原因很简单，提效率降体积

• 低Rdson:

  意味着高电流能力

• 高结温Tjmax：

  毋庸置疑，最高结温决定了输出能力的上限

• 垂直器件：

  目的是缩小芯片面积，增大芯片耐压

2

碳化硅&氮化镓特性

结合上边内容的核心需求，看三代半导体的特性

先用一张图代表三代半导体的材料特性及其为功率器件和系统带来的影响

分开来看：

• 碳化硅

1. 击穿电压：目前成熟车用SiC器件产品耐压达1200V

2. Rdson：低于Si基器件，相对于IGBT，SiC-MOS在中轻载也就是城市工况的效率优势明显

3. 结温Tjmax：三代半导体耐高温是天然优势

• 氮化镓

1. 击穿电压：材料本身耐压高，但目前较成熟的Si基GaN器件耐压普遍在650V以内，决定了短时间内应用于低功率领域，除非技术突破

2. GAN最拿得出手的优点是极高的开关频率

因此，YOLE的报告里这张图能够反映出碳化硅&氮化镓功率器件的输出范围

3

应用前景

根据上边描述的碳化硅和氮化镓的特征，盘点一下其在新能源汽车功率电子领域的应用前景

Yole’s vision of WBG penetration in EV/HEV by 2020，现在就是2020年了，看看实现了多少，其实Tesla和BYD在逆变器领域的全碳化硅应用，在行业内还是非常有引领意义的

碳化硅之所以还没有较大规模投入使用，除了受限于成本之外，还受电压平台的影响

我们知道SiC更高的耐压使其在高压（＞600V）领域具有一定的优势，相信未来随着电压平台的不断提升，碳化硅的应用将会逐渐打开新世界的大门

YOLE对碳化硅应用于大电池容量高电压平台的预测图

4

结

IGBT的成本即将达到下限

IGBT的性能优势逐渐迎来上限

但短时间内IGBT还是老大哥

三代半导体能不能抓住机会

就靠大家共同努力了

——完——