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2020年碳化硅功率器件在电动车领域应用情况及前景分析

时间:2020-10-05 19:35:06 | 来源:中商产业研究院

近年来,碳化硅晶片作为衬底材料的应用逐步成熟并进入产业化阶段,以碳化硅晶片为衬底,通常使用化学气相沉积(CVD)方法,在晶片上淀积一层单晶形成外延片。其中,在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层制得碳化硅外延片,可进一步制成功率器件,应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域;在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)外延片,可进一步制成微波射频器件,应用于5G通讯、雷达等领域。

以碳化硅为代表的第三代半导体材料在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有显著优势,进一步满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求。以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率器件具有优越的电气性能,具体如下:

资料来源:中商产业研究院整理

正是由于碳化硅器件具备的上述优越性能,可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求,从而成为半导体材料领域最具前景的材料之一。

碳化硅功率器件定位于1KW-500KW之间,工作频率在10KHz-100MHz之间的场景,特别适用于对于能量效率和空间尺寸要求较高的应用,如电动汽车充电机、充电桩、光伏逆变器、高铁、智能电网、工业级电源等领域,可逐渐取代硅基MOSFET和IGBT。

资料来源:国泰君安、中商产业研究院整理

据统计,2019年全球主流传统车企的新能源汽车渗透率平均已接近2%,相比2017年提升1个百分点。为了达到各整车企业新能源汽车战略,即2025年新能源汽车平均渗透率达到10%-15%左右,

数据显示,全球新能源乘用车销量由2015年的41.9万辆增长至2018年的184.1万辆,年均复合增长率为64%。全球新能源汽车渗透率达到2.1%,累计销量已突破550万辆。根据数据,2019年全球新能源乘用车销量为221万辆,渗透率上升至2.5%。随着全球各国政策驱动、行业技术进步、配套设施改善以及市场认可度提高,新能源汽车销量将持续保持良好的发展态势。预计到2025年,全球新能源乘用车销量将达到1150万辆,相较于2019年年均复合增长率为32%。

数据来源:GGII、EVSales、中商产业研究院整理

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