随着国内新能源汽车、光伏、储能等市场规模快速增长，碳化硅功率器件呈蓬勃之势，成为目前半导体产业最热门的赛道之一，吸引了众多半导体大厂以及初创新锐力量纷至沓来，参与其中。

SiC功率器件火热的背后，根由在于其材料性能。作为第三代半导体材料的代表，碳化硅材料(SiC)有着击穿场强高、禁带宽度大、饱和电子漂移速度大、熔点和热导率高的优点，各项性能均优于硅和氮化镓(GaN)，因而更适合于制作高温、高频及大功率器件，可以有效实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化。

基于上述优势特性，SiC功率器件被广泛应用于新能源、充电桩、轨道交通、光伏、开关电源、输配电等领域。“可以看出来，SiC功率器件应用市场主要集中在工业和汽车领域，而不是消费领域，这就要求其必须满足工业级以及车规级的可靠性需求。”高巍博士表示。

高巍博士演讲现场图

谈到SiC功率器件在新能源汽车上的应用，高巍博士指出，“主要为两个方向，一个用于车载充电系统（OBC），另一个用于主逆变器。”

首先是车载充电系统（OBC），SiC器件有利于OBC功率密度的提升和重量的降低。高巍博士分析了OBC 800V电池平台系统中SiC器件的应用表现，其系统拓扑是三相全桥pfc+cllc，功率为11kW/22kW，PFC是60kHz—140kHz，在这样的场景下，采用1200V的SiC器件，系统拓扑会更简单，总损耗下降50%以上，磁性器件体积可降70%以上，效率提升约2%，峰值可以达到97%。

其次是在主逆变上的应用，SiC器件相比硅基IGBT优势明显，具有更高的功率转换效率。高巍博士同样以主逆变的拓扑进行说明，SiC功率模块开关损耗相比IGBT减小75%以上，系统效率提升约3%，最高效率可达到99%以上；同时，由于SiC功率器件开关速度快，所以死区时间可减小到1μs以内，大幅提升控制性能。这样带来的直接好处就是行驶里程的增加，对比硅基IGBT，使用SiC器件的电动车将增加5—10%的续航里程，整车重量减小4%，电池+冷却液成本可降低约900美金。

虽然市场产销两旺，但是我国碳化硅功率器件仍处于早期阶段，在技术成熟度、稳定量产能力、产业链配套等方面与海外还存在较大差距，尤其是电动汽车主驱用碳化硅功率器件，现阶段完全依赖进口。

高质量国产替代

才是本土SiC器件的出路

究其背后原因，高巍博士分析到，“一是新能源汽车应用涉及生命财产安全，对SiC器件的可靠性、工艺等方面都有着高要求；第二点是新能源汽车对功率器件要求的寿命是15至20年，技术门槛高；第三点是对器件质量要求很高，器件ppm级的低失效率保障；第四点，则是和公司的可靠性要求有关，高质量、长时间、稳定供给的器件设计公司，是获得车厂信任的保证。”