碳化硅功率器件在充電樁中的應用有哪些？

　　充電樁剛性需求，碳化硅應用滲透加深

　　在半導體材料領域，碳化硅與氮化鎵無疑是當前最炙手可熱的明星。其中，碳化硅擁有高壓、高頻和高效率等特性，其耐高頻耐高溫的性能，是同等硅器件耐壓的10倍。因此，碳化硅在光伏逆變器、新能源汽車的電機控制器以及充電樁等應用中，相比于傳統硅器件有著很大優勢。

　　伴隨著新能源汽車崛起，應用需求的激劇增多，真正將碳化硅推到風口浪尖上。對于新能源電動汽車而言，目前車用功率模塊主要采用IGBT，據了解，一輛電動汽車中，IGBT占據總成本近10%。但采用碳化硅材料的功率器件在新能源汽車中擁有更好的性能，如目前全球電動車出貨高居第一的特斯拉，旗下model系列車型就在業內率先采用了碳化硅功率器件替代IGBT，因此擁有領先于競爭對手的電氣性能，并在電池容量相當的情況下獲得相比競品更長的續航里程。

　　但目前來看，碳化硅功率器件在新能源汽車上應用還較少，原因主要在于成本限制。不過，由于使用率高，并且主要用于停車場的使用場景，所以對于充電樁而言，小體積、高可靠性便成為了剛性需求。因此，可提供高功率密度、耐高溫的碳化硅功率器件，自然成為電動汽車充電樁的最佳選擇。

　　碳化硅MOSFET是寬禁帶高速器件，可以實現高壓大電流高速開關，從而使得相關應用的實現帶來革命性的變化，直流充電樁就是其中之一，碳化硅也進一步推動了直流充電樁的發展?！?/p>

　　另一方面，盡管碳化硅成本相比傳統硅器件高，但在充電樁的應用中，由于功率密度提高，反而能夠降低充電樁的系統成本。充電站是基礎設施，其成本構成比較復雜，但城市空間成本會是主要方面之一，所以充電樁的功率密度就至關重要，碳化硅器件是實現高功率密度的關鍵。碳化硅器件作為高壓，高速，大電流器件，簡化了直流樁充電模塊電路結構，提高單元功率等級，功率密度顯著提高，這為降低充電樁的系統成本降低鋪平了道路?！?/p>

　　碳化硅固然成本高，但其優勢是否能抵消成本上的劣勢，則要與使用場景相適配。具體而言，在充電樁應用最廣的城市場景中，選址一般選在繁華地段，地租昂貴，因此對體積有很高要求。目前支持快充的電動汽車，充電功率可以達到150kW，近期保時捷推出的電動跑車Taycan更是將快充功率提高到250kW?？上攵?，若要組建一個擁有多個快速充電樁的電動汽車充電站，則需要達到百萬W級別的功率，與一個小區的用電規模相當。

　　盡管目前來看，充電樁市場中碳化硅功率器件的滲透率并不算太高，隨著下游特斯拉等車企開始大量推進碳化硅解決方案，國內的廠商也將會快速跟進。以比亞迪為代表的整車廠商開始全方位布局，在充電樁以及整車中將會越來越多采用碳化硅器件。而根據CASA的預測，由于電動汽車對于充電速度的要求提升，直流充電樁的需求會進一步增長，因此碳化硅在充電樁領域的滲透將快于整車市場。

　　在面對新基建政策利好，碳化硅在新能源汽車以及充電樁領域擁有巨大市場潛力。對于國內功率器件領域的企業而言，抓住新技術的風向固然重要，但并不等同于快速擴充產能。相比之下，以市場真實需求為導向，深耕細分領域，提升產品性能更為重要。當企業規模足夠時，控制成本下降，才有機會在快速增長的市場中擁有更大競爭力。

　　無錫國晶微半導體技術有限公司是寬禁帶第三代半導體碳化硅SiC功率器件、氮化鎵GaN光電器件以及常規集成電路研發及產業化的高科技創新型企業，從事碳化硅場效應管，碳化硅肖特基二極管、GaN光電光耦繼電器、單片機集成電路等產品芯片設計、生產與銷售并提供相關產品整體方案設計配套服務，總部位于江蘇省無錫市高新技術開發區內，并在杭州、深圳和香港設有研發中心和銷售服務支持中心及辦事處。

　　公司具有國內領先的研發實力，專注于為客戶提供高效能、低功耗、低阻值、品質穩定的碳化硅高低功率器件及光電集成電路產品，同時提供一站式的應用解決方案和現場技術支持服務，使客戶的系統性能優異、靈活可靠，并具有成本競爭力。

　　公司的碳化硅功率器件涵蓋650V/2A-100A，1200V/2A-90A，1700V/5A-80A等系列，產品已經投入批量生產，產品完全可以對標國際品牌同行的先進品質及水平。先后推出全電流電壓等級碳化硅肖特基二極管、通過工業級、車規級可靠性測試的碳化硅MOSFET系列產品，性能達到國際先進水平，應用于太陽能逆變電源、新能源電動汽車及充電樁、智能電網、高頻電焊、軌道交通、工業控制特種電源、國防軍工等領域。由于其具有高速開關和低導通電阻的特性，即使在高溫條件下也能體現優異的電氣特性，大幅降低開關損耗，使元器件更小型化及輕量化，效能更高效，提高系統整體可靠性，可使電動汽車在續航里程提升10%，整車重量降低5%左右，并實現設計用充電樁的高溫環境下安全、穩定運行。

　　特別在高低壓光耦半導體技術方面更是擁有業內領先的研發團隊。在國內創先設計開發了28nm光敏光柵開關PVG芯片技術，并成功量產應用于60V、400V、600V高低壓、低內阻、低電容的光電耦合繼電器芯片、涵蓋1500kVrms SOP超小封裝及3750kVrms隔離增強型常規SMD、DIP等不同封裝，單路、雙路、混合雙路、常開常閉等電路產品，另包括200V SOI MOS/LIGBT集成芯片、100V CMOS/LDMOS集成芯片、8bit及32bit單片機等集成電路產品，均獲得市場及各重點科研單位、檢測機構的新產品認定。

審核編輯：劉清