電動汽車或?qū)⒊蔀閷捊麕О雽w“殺手級”應用
5月28日,記者從2023中關(guān)村論壇“北京(國際)第三代半導體創(chuàng)新發(fā)展論壇”上了解到,國際上寬禁帶(第三代)半導體材料、器件已實現(xiàn)從研發(fā)到規(guī)模性量產(chǎn)的跨越,成為推動信息通信、新能源汽車、光伏等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級的新引擎。 寬禁帶半導體以碳化硅、氮化鎵為代表,具有高頻、高效、耐高壓、耐高溫、抗輻射等特點。 中國工程院院士干勇指出,從國際半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢來看,由硅半導體材料主導的摩爾定律已逐
2023-05-30 13:38:19
來源:中國電子報、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 張維佳??

5月28日,記者從2023中關(guān)村論壇“北京(國際)第三代半導體創(chuàng)新發(fā)展論壇”上了解到,國際上寬禁帶(第三代)半導體材料、器件已實現(xiàn)從研發(fā)到規(guī)模性量產(chǎn)的跨越,成為推動信息通信、新能源汽車、光伏等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級的新引擎。

寬禁帶半導體以碳化硅、氮化鎵為代表,具有高頻、高效、耐高壓、耐高溫、抗輻射等特點。

中國工程院院士干勇指出,從國際半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢來看,由硅半導體材料主導的摩爾定律已逐漸走向物理極限,難以滿足微波射頻、高效功率電子和光電子等新需求快速發(fā)展的需要。在這種情況下,以化合物半導體材料,特別是寬禁帶半導體材料為代表的半導體材料對國際半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要?!半S著5G基站、數(shù)據(jù)中心等新型用電設施的大規(guī)模建設運行,能耗問題開始顯現(xiàn),發(fā)展基于第三代半導體材料的高效電能轉(zhuǎn)換技術(shù)刻不容緩。第三代半導體材料和器件將推動傳統(tǒng)電網(wǎng)向半導體電網(wǎng)發(fā)展。未來五年將是第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵期?!备捎抡f。

新能源汽車、光伏成為寬禁帶半導體大規(guī)模應用的主要領域。第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長吳玲介紹,寬禁帶半導體是高鐵、新能源汽車牽引、電控系統(tǒng)的“心臟”,可以使新能源汽車電控系統(tǒng)體積重量減少80%,電能轉(zhuǎn)換效率提升20%。光伏和儲能領域?qū)μ蓟?、氮化鎵的需求持續(xù)增長。吳玲預計,光伏方面,未來幾年,碳化硅、氮化鎵功率器件市場規(guī)模年均增速將達到約25.5%,到2026年碳化硅、氮化鎵功率器件市場規(guī)模將接近7億元。儲能方面,2025年碳化硅儲能應用的國內(nèi)市場規(guī)模將達到約4億元。

當前,碳化硅功率器件已應用于電動汽車內(nèi)部的關(guān)鍵電力系統(tǒng),包括牽引逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器等。在IEEE國際寬禁帶半導體技術(shù)路線圖委員會主席Victor Veliadis看來,電動汽車和混動汽車或?qū)⒊蔀榇偈固蓟璐笠?guī)模商業(yè)化的“殺手級”應用。“碳化硅具有比硅更寬的帶隙,允許更高的電壓阻斷,適用于高功率和高電壓應用。這可以使DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器變得更高效,在降低成本的同時,讓電動汽車充電更快、續(xù)航更遠。這使其極具競爭力。”Victor Veliadis解釋說。

國際半導體市場研究機構(gòu)Yole預測,到2027年,全球碳化硅功率器件市場規(guī)模有望達到約63億美元,其中新能源汽車碳化硅市場空間有望達到近50億美元,占比近80%,是碳化硅功率器件下游第一大應用市場。

氮化鎵在節(jié)能提效方面的潛力也不容小覷。安世半導體副總裁Carlos Castro介紹,功率氮化鎵目前有兩大應用領域。一是電動汽車市場,包括車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、牽引逆變器等;二是工業(yè)領域,例如光伏逆變器、數(shù)據(jù)中心等。“氮化鎵擁有更高的效率、更高的功率密度和更低的系統(tǒng)成本。與硅解決方案相比,碳化硅車載充電器將成本降低了約13%,而氮化鎵則將系統(tǒng)成本降低了24%?!盋arlos Castro說。

國際半導體照明聯(lián)盟主席曹健林表示,我國發(fā)展寬禁帶半導體已具備一定的基礎和積累。一是產(chǎn)業(yè)鏈較完整,具備技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的基礎;二是國際半導體產(chǎn)業(yè)和裝備巨頭在第三代半導體領域還未形成專利、標準和規(guī)模壟斷,我國企業(yè)有機會迎頭趕上;三是與半導體相關(guān)的精密制造水平和配套能力快速提升;四是國家積極倡導推動“雙碳”戰(zhàn)略實施,加快新一代信息技術(shù)與工業(yè)化的深度融合,為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造巨大的空間。但曹健林同時指出,我國寬禁帶半導體在原始創(chuàng)新和面向應用的基礎研究能力、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)體系建立等方面仍有待提高。

責任編輯:張維佳

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