作為第三代半導(dǎo)體的代表材料，碳化硅是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材料之一?；谔蓟杓夹g(shù)的解決方案能使系統(tǒng)效率更高，質(zhì)量更輕，結(jié)構(gòu)更緊湊。如今，頂著高科技光環(huán)的碳化硅技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入以空調(diào)為代表的家電應(yīng)用場(chǎng)景，助力家電產(chǎn)品升級(jí)。那么，應(yīng)用于家電行業(yè)的碳化硅產(chǎn)品主要有哪些？碳化硅技術(shù)如何成就家電產(chǎn)品？供應(yīng)商主要有哪些？碳化硅技術(shù)應(yīng)用于家電行業(yè)的前景如何？
回溯半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展歷程，大致分為3個(gè)時(shí)代。第一代半導(dǎo)體材料主要是硅和鍺，上世紀(jì)60年代之后，硅基半導(dǎo)體逐漸成為主流，直到現(xiàn)在依然是應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料，全球95%以上的芯片是以硅片為基礎(chǔ)材料制成的。第二代半導(dǎo)體材料的代表是砷化鎵，可以制造更高頻、高速的集成電路，但是以目前的需求來(lái)看，砷化鎵材料的禁帶寬度依然較小。第三代半導(dǎo)體材料是以碳化硅、氮化鎵為代表的材料，可以制備耐高壓、高頻的功率器件。這些材料中，碳化硅是綜合性能最好、商品化程度最高、技術(shù)最成熟的第三代半導(dǎo)體材料，目前已經(jīng)在5G通信、PD快充、新能源汽車等新興領(lǐng)域嶄露頭角。在家電行業(yè)，特別是空調(diào)領(lǐng)域，隨著2020年新能效標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，變頻空調(diào)占據(jù)市場(chǎng)絕對(duì)主導(dǎo)地位，提高家電能效是家電技術(shù)重要的發(fā)展方向，第三代半導(dǎo)體碳化硅技術(shù)必然是一個(gè)熱點(diǎn)。在碳化硅功率器件領(lǐng)域，外資企業(yè)占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。Yole數(shù)據(jù)顯示，2020年，ST（意法半導(dǎo)體）、Wolfspeed、ROHM（羅姆）、Infineon（英飛凌）、Onsemi在碳化硅功率器件市場(chǎng)的占有率分別為40.5%、14.9%、14.4%、13.3%、7.7%，TOP5品牌占據(jù)了超過(guò)90%的市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)主要有三安光電、華潤(rùn)微等。碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游、下游3個(gè)環(huán)節(jié)：上游包括襯底和外延片的制備，中游包括芯片、器件或模組的設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)，下游則是終端應(yīng)用。Wolfspeed是碳化硅襯底行業(yè)的龍頭企業(yè)，在襯底環(huán)節(jié)占據(jù)60%的市場(chǎng)，并持續(xù)推動(dòng)擴(kuò)產(chǎn)。據(jù)了解，Wolfspeed的前身為Cree功率與射頻部門，專門生產(chǎn)碳化硅芯片，從Gree到Wolfspeed，搖身一變，Wolfspeed成為專注碳化硅技術(shù)的龍頭企業(yè)。目前，Wolfspeed正在向中游擴(kuò)展，進(jìn)入碳化硅功率器件領(lǐng)域。針對(duì)家電可以應(yīng)用的碳化硅MOSFET和碳化硅肖特基二極管，Wolfspeed在2011年開(kāi)發(fā)出了業(yè)界首款全面符合認(rèn)證的碳化硅MOSFET，目前技術(shù)持續(xù)提升中雖然碳化硅功率器件在家電上的應(yīng)用目前還局限于空調(diào)，但是空調(diào)將是家電行業(yè)“認(rèn)識(shí)”碳化硅技術(shù)的一個(gè)“窗口”。事實(shí)上，2020年7月1日起實(shí)行新能效標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，空調(diào)對(duì)能效要求更高，進(jìn)一步增加了碳化硅功率器件在空調(diào)上的應(yīng)用機(jī)會(huì)。“目前，主流空調(diào)廠商都有在布局碳化硅項(xiàng)目，合作需求會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大?！比布墒袌?chǎng)銷售負(fù)責(zé)人說(shuō)。
“事實(shí)上，家電行業(yè)不只是空調(diào)變頻化，能效水平需要提升，洗衣機(jī)、冰箱等都在加速變頻化，能效提升也是產(chǎn)品升級(jí)的重要指標(biāo)。因此，碳化硅技術(shù)在家電行業(yè)的應(yīng)用前景將非常廣闊?！标愖臃f強(qiáng)調(diào)。不過(guò)，他也指出：“雖然碳化硅技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，但家電企業(yè)不能為了用碳化硅而用碳化硅。譬如，在功率因數(shù)校正電路中，只有IGBT開(kāi)關(guān)損耗特性足夠好的時(shí)候才需要用碳化硅肖特基二極管技術(shù)作為配套，這樣才能充分發(fā)揮電路的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮IGBT的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮碳化硅的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而更好地提高產(chǎn)品能效。英飛凌TRENCHSTOP 5 WR6加CoolSiC碳化硅二極管是目前提升家電能效水平明確的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品組合?！?/p>
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