今年年初，小米公司推出的氮化鎵（GaN）快速充電器引爆了第三代半導(dǎo)體概念。實際上吨艇，除了在消費電子領(lǐng)域備受期待的氮化鎵之外，第三代半導(dǎo)體的另一個重要產(chǎn)品碳化硅（SiC）有著更為廣闊的應(yīng)用空間腾啥。受益于新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展东涡，氮化鎵產(chǎn)品應(yīng)用即將迎來大爆發(fā)。

全球新能源汽車市場持續(xù)升溫

近日倘待，國務(wù)院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（以下簡稱《規(guī)劃》）疮跑。“目前中國新能源汽車總保有量為全球第一延柠，動力電池出貨量也是全球第一祸挪。”在中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長許艷華看來贞间，中國會盡力保持目前在電動汽車領(lǐng)域形成的領(lǐng)先優(yōu)勢贿条。

許艷華表示，目前我國新能源汽車新車銷售量占比為5%左右增热，從《規(guī)劃》來看整以，2025年新能源汽車新車銷售量占比將達到20%。預(yù)計2035年純電動汽車將成為新銷售車輛主流嗤矾，公共領(lǐng)域用車將實現(xiàn)全面電動化勒蜘，屆時我國的新能源汽車保有量將超過1億輛。

在中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的同時拒牡，世界各國也在加大力度奮起直追炊惊。“我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模連續(xù)5年居全球首位，2019年中國新能源汽車銷量占全球市場銷量的53%亮钩∨蓿”汽車教育部工程研究中心首席科學(xué)家、哈爾濱理工大學(xué)教授蔡蔚表示巢驶，“但是從今年1~7月份的數(shù)據(jù)來看力浅，這一占比已經(jīng)大幅下降至39%。這是因為今年以來个滓，德國叭痰、法國、英國等歐洲國家的新能源汽車銷量保持著70%以上的同比增幅尼可〕饴耍”

綜觀全球，汽車的電動化趨勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)轿秧。許艷華表示中跌，在歐洲咨堤，嚴苛的碳排放法規(guī)正推動歐洲汽車業(yè)加快電動化腳步菇篡。在政策支持力度加大與產(chǎn)業(yè)化布局加快的背景下，歐洲電動汽車銷量顯著增加一喘，正在快速縮小和中國市場的銷量差距驱还。

許艷華進一步指出，在奧巴馬時代凸克，美國電動汽車曾引領(lǐng)全球發(fā)展议蟆。拜登執(zhí)政后，美國大概率會重返《巴黎協(xié)定》萎战，因此大力發(fā)展新能源汽車以減少碳排放量咐容，將成為拜登執(zhí)政期間與美國后疫情時代振興經(jīng)濟的重要舉措。

碳化硅是新能源汽車能效提升的關(guān)鍵要素

電驅(qū)動系統(tǒng)可以說是新能源汽車的“心臟”蚂维。在蔡蔚看來戳粒，電驅(qū)動核心零部件強，新能源汽車產(chǎn)業(yè)則強侦广；功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈強恼芙，電機控制器則更有競爭力。

蔡蔚指出成猴，碳化硅功率半導(dǎo)體屬于第三代寬禁帶半導(dǎo)體的一種龟冻，具有高飽和電子速度、高導(dǎo)熱率陶份、高電子密度陋抵、高遷移率等特點。碳化硅器件具備的耐高溫武敦、高效撼柳、高頻特性惕拍，正是推動電機控制器功率密度和效率進一步提升的關(guān)鍵要素。

“利用好碳化硅器件的耐高溫辣沧、高頻和高效特性狼棠，是實現(xiàn)新能源汽車電機控制器功率密度和效率提升的重要途徑“д。”中科院電工研究所主任研究員溫旭輝的觀點與蔡蔚不謀而合杯聚。

小鵬汽車動力總成中心IPU硬件高級專家陳宏認為，碳化硅技術(shù)的應(yīng)用與整車續(xù)航里程的提升有著緊密的聯(lián)系抒痒。他表示幌绍，功率半導(dǎo)體在新能源汽車中的應(yīng)用十分廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域包括車載充電機故响、空調(diào)傀广、逆變器、直流直流轉(zhuǎn)換器及附屬電氣設(shè)備等彩届。相比硅基IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）功率半導(dǎo)體伪冰，第三代半導(dǎo)體碳化硅MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）具有耐高溫、低功耗及耐高壓等特點樟蠕。采用碳化硅技術(shù)后贮聂，電機逆變器效率能夠提升約4%，整車續(xù)航里程將增加約7%寨辩。

江蘇宏微科技股份有限公司董事長趙善麟則將新能源汽車稱為“第三代半導(dǎo)體的最佳應(yīng)用場景”吓懈。在他看來，新能源汽車有望把第三代半導(dǎo)體的性能發(fā)揮到極致靡狞。

第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈吹響集結(jié)號

經(jīng)過多年的發(fā)展拷拥，我國在新能源汽車的驅(qū)動電機領(lǐng)域取得了長足進步。據(jù)蔡蔚介紹显瞒，從國內(nèi)外硅基IGBT功率半導(dǎo)體控制器的各項關(guān)鍵技術(shù)指標來看祸遮，國內(nèi)產(chǎn)品在功率密度、效率等方面與國際同類產(chǎn)品水平相當怔于。2019年禀蜒，我國90%以上的新能源汽車采用了自主驅(qū)動電機，并實現(xiàn)了批量出口姚详。

然而槐猪，在車用功率半導(dǎo)體這一第三代半導(dǎo)體新賽道上，目前我國還處于下風(fēng)腮稚。蔡蔚表示许食，若想用好碳化硅，國內(nèi)還需要面臨一系列技術(shù)上的挑戰(zhàn)。比如够菊，要想發(fā)揮其耐高溫優(yōu)勢终琅，就需要采用高結(jié)溫模塊設(shè)計，這種設(shè)計方式則要求使用耐高溫符衔、具備高可靠性的封裝材料找前。

他指出，國內(nèi)碳化硅自主芯片和自主材料正處于發(fā)展階段判族，但仍與國外先進技術(shù)和產(chǎn)品有明顯差距躺盛。目前，中科院電工所形帮、中車槽惫、上海電驅(qū)動公司等國內(nèi)單位正致力于碳化硅控制器的研發(fā)，并取得了可喜進展辩撑。但遺憾的是界斜，目前量產(chǎn)的搭載碳化硅技術(shù)的新能源汽車中，尚未看到國內(nèi)產(chǎn)品的身影合冀。

陳宏表示各薇，雖然第三代功率半導(dǎo)體有諸多優(yōu)點，但在國內(nèi)市場與技術(shù)發(fā)展等方面也面臨諸多挑戰(zhàn)水慨，如器件成本高得糜、良率低敬扛、高頻信號干擾比硅基IGBT大现熔、制造與封裝難度大等。碳化硅半導(dǎo)體技術(shù)對功率模塊的封裝要求更高滤躺，因此該技術(shù)正朝著耐高溫展霸、高功率密度、低雜散電感屠途、高可靠性封裝路線發(fā)展莺肌。

溫旭輝也表示，雖然車用碳化硅控制器功率密度大幅提升带诊、損耗明顯下降辈喜，但快速開關(guān)帶來的電磁干擾問題同樣突出，因此寬頻域電磁干擾預(yù)測及高密度電磁干擾濾波是今后的行業(yè)研究重點之一于箩。

“碳化硅器件的價格目前還很高砖伴。”上海電驅(qū)動股份有限公司副總經(jīng)理張舟云表示判嘀，“但隨著碳化硅產(chǎn)品在特斯拉Model3和比亞迪'漢'上的批量應(yīng)用愧汽，其后續(xù)應(yīng)用進程肯定會加快。2～3年后，我們會在市場上看到越來越多應(yīng)用碳化硅產(chǎn)品的新能源汽車横朋÷匚冢”

新能源汽車和第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)共生共贏。蔡蔚呼吁琴锭，第三代功率半導(dǎo)體材料晰甚、芯片和封裝方面的供應(yīng)商需要緊急行動起來，盡快把開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平提升上去决帖，以提高下一代國產(chǎn)功率半導(dǎo)體的全球競爭力压汪。

（中國電子報 記者|趙晨）

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