碳化硅功率器件在充電樁中的應(yīng)用有哪些

碳化硅功率器件在充電樁中的應(yīng)用有哪些？充電樁剛性需求，碳化硅應(yīng)用滲透加深在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，碳化硅與氮化鎵無疑是當(dāng)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(jī)控制器以及充電樁等應(yīng)用中，相比于傳統(tǒng)硅器件有著很大優(yōu)勢。伴隨著新能源汽車崛起，應(yīng)用需求的激劇增多，真正將碳化硅推到風(fēng)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(jù)了解，一輛電動汽車中，IGBT占據(jù)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(yè)內(nèi)率先采用了碳化硅功率器件替代IGBT，因此擁有領(lǐng)先于競爭對手的電氣性能，并在電池容量相當(dāng)?shù)那闆r下獲得相比競品更長的續(xù)航里程。但目前來看，碳化硅功率器件在新能源汽車上應(yīng)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(shí)現(xiàn)高壓大電流高速開關(guān)，從而使得相關(guān)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)帶來革命性的變化，直流充電樁就是其中之一，碳化硅也進(jìn)一步推動了直流充電樁的發(fā)展?！绷硪环矫妫M管碳化硅成本相比傳統(tǒng)硅器件高，但在充電樁的應(yīng)用中，由于功率密度提高，反而能夠降低充電樁的系統(tǒng)成本。充電站是基礎(chǔ)設(shè)施，其成本構(gòu)成比較復(fù)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(guān)重要，碳化硅器件是實(shí)現(xiàn)高功率密度的關(guān)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(jié)構(gòu)，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(tǒng)成本降低鋪平了道路?！碧蓟韫倘怀杀靖?，但其優(yōu)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(yīng)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(dá)到150kW，近期保時(shí)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(dá)到百萬W級別的功率，與一個小區(qū)的用電規(guī)模相當(dāng)。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(jìn)碳化硅解決方案，國內(nèi)的廠商也將會快速跟進(jìn)。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(jù)CASA的預(yù)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(jìn)一步增長，因此碳化硅在充電樁領(lǐng)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(lǐng)域擁有巨大市場潛力。對于國內(nèi)功率器件領(lǐng)域的企業(yè)而言，抓住新技術(shù)的風(fēng)向固然重要，但并不等同于快速擴(kuò)充產(chǎn)能。相比之下，以市場真實(shí)需求為導(dǎo)向，深耕細(xì)分領(lǐng)域，提升產(chǎn)品性能更為重要。當(dāng)企業(yè)規(guī)模足夠時(shí)，控制成本下降，才有機(jī)會在快速增長的市場中擁有更大競爭力。無錫國晶微半導(dǎo)體技術(shù)有限公司是寬禁帶第三代半導(dǎo)體碳化硅SiC功率器件、氮化鎵GaN光電器件以及常規(guī)集成電路研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的高科技創(chuàng)新型企業(yè)，從事碳化硅場效應(yīng)管，碳化硅肖特基二極管、GaN光電光耦繼電器、單片機(jī)集成電路等產(chǎn)品芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷售并提供相關(guān)產(chǎn)品整體方案設(shè)計(jì)配套服務(wù)，總部位于江蘇省無錫市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，并在杭州、深圳和香港設(shè)有研發(fā)中心和銷售服務(wù)支持中心及辦事處。公司具有國內(nèi)領(lǐng)先的研發(fā)實(shí)力，專注于為客戶提供高效能、低功耗、低阻值、品質(zhì)穩(wěn)定的碳化硅高低功率器件及光電集成電路產(chǎn)品，同時(shí)提供一站式的應(yīng)用解決方案和現(xiàn)場技術(shù)支持服務(wù)，使客戶的系統(tǒng)性能優(yōu)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(chǎn)品已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，產(chǎn)品完全可以對標(biāo)國際品牌同行的先進(jìn)品質(zhì)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(yè)級、車規(guī)級可靠性測試的碳化硅MOSFET系列產(chǎn)品，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，應(yīng)用于太陽能逆變電源、新能源電動汽車及充電樁、智能電網(wǎng)、高頻電焊、軌道交通、工業(yè)控制特種電源、國防軍工等領(lǐng)域。由于其具有高速開關(guān)和低導(dǎo)通電阻的特性，即使在高溫條件下也能體現(xiàn)優(yōu)異的電氣特性，大幅降低開關(guān)損耗，使元器件更小型化及輕量化，效能更高效，提高系統(tǒng)整體可靠性，可使電動汽車在續(xù)航里程提升10%，整車重量降低5%左右，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)用充電樁的高溫環(huán)境下安全、穩(wěn)定運(yùn)行。特別在高低壓光耦半導(dǎo)體技術(shù)方面更是擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。在國內(nèi)創(chuàng)先設(shè)計(jì)開發(fā)了28nm光敏光柵開關(guān)PVG芯片技術(shù)，并成功量產(chǎn)應(yīng)用于60V、400V、600V高低壓、低內(nèi)阻、低電容的光電耦合繼電器芯片、涵蓋1500kVrmsSOP超小封裝及3750kVrms隔離增強(qiáng)型常規(guī)SMD、DIP等不同封裝，單路、雙路、混合雙