碳化硅发展新领域即将进入汽车应用方向

目前，混合动力汽车和纯电动汽车(xEV)的电力驱动系统大量采用硅(Si)功率半导体器件。然而，随着对新能源汽车的需求日益增长，提高系统效率和增加功率密度已成为优化系统设计的迫切需求。 传统硅(Si)功率半导体器件在诸多方面的性能已达到了极限，碳化硅(SiC)正成为突破硅性能瓶颈的首选材料。低开关损耗、耐高温和高开关频率等性能亮点，令其成为实现xEV最佳性能的理想选择。与传统解决方案相比，基于碳化硅(SiC)的解决方案使系统效率更高、重量更轻及结构更加紧凑。

　   功率密度更高碳化硅(SiC)器件比硅(Si)器件具备更高的电流密度，在功率等级相同的条件下，采用碳化硅(SiC)器件可将电力驱动系统体积减小3~5倍，使系统的功率密度更高、设计更紧凑。更轻、更小的电池，续航里程更长在相同的续航能力下，基于碳化硅(SiC)的驱动系统解决方案所需的电池重量和体积更小。同样，在相同的电池容量下，基于碳化硅(SiC)的驱动系统使电动车续航里程更长。当电池容量超过40 kWh时，电池容量越大，使用碳化硅(SiC)带来的成本节省越显著。

可扩展性IGBT模块是混合动力汽车和纯电动汽车中逆变器的关键元件，功率密度越高，电力驱动系统的设计则越紧凑。在相同功率等级下，全碳化硅(SiC)模块的封装尺寸显著小于硅(Si)模块;在相同封装下，全碳化硅(SiC)模块具备更高电流输出能力，支持逆变器达到更高功率。 根据某研究院发布的《2017-2022年中国碳化硅行业市场前瞻与投资规划分析报告》：目前我国碳化硅企业200多家，年生产能力220多万吨，加工制砂、微粉生产企业300多家，年生产能力200多万吨。

而国内市场对碳化硅的需求仅为70万吨，主要用于低附加值的磨料磨具、耐火材料领域，国内高端领域市场如智能电网、新能源汽车、军用电子系统等由于尚处于发展初期对碳化硅的市场还未完全打开，碳化硅年出口量约为30万吨，因此我国碳化硅行业目前面临着产能过剩，同质化生产、低价竞争依然明显，绿碳化硅断崖式下跌、工艺瓶颈凸显，企业研发力量不足、环保问题依然没有很好解决的局面。

针对上述问题，中国机床工具工业协会磨料磨具分会认为未来碳化硅行业发展最关键的方向有两点：一是碳化硅缩减产能、纵深发展是大趋势，碳化硅产能的严重过剩有目共睹，随着转型升级、结构调整的加快，粗放生产明显已经没有竞争能力，行业洗牌已经开始。随着整合和淘汰速度的加快，规模企业应该加强区域合作、规范管理、加大投入，逐步走向深加工的方向;二是碳化硅作为工业原材料，经过近七十年的发展，急需拓展新的应用领域。企业要开拓视野，积极寻找新领域，加大科研投入，加强地区间沟通交流，加强与政府间的沟通，争取政策支持。

此次，碳化硅进入汽车应用领域，无疑是给当前碳化硅行业指明了一条新的发展方向。