眾多電源系統(tǒng)正在從硅 (Si) 技術(shù)向碳化硅 (SiC) 技術(shù)轉(zhuǎn)變。這將是自 20 世紀 80 年代雙極型半導體向絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT) 轉(zhuǎn)變以來，功率半導體行業(yè)經(jīng)歷的較大變革。這種轉(zhuǎn)變發(fā)生的同時，許多受其影響的產(chǎn)業(yè)也正在經(jīng)歷著不同尋常的全面變革時期。從汽車行業(yè)到太陽能，碳化硅 (SiC) 的優(yōu)勢已經(jīng)變得不可忽視。在經(jīng)歷巨大變革的同時，所有主要廠商都在努力將碳化硅 (SiC) 進一步集成到自身技術(shù)之中。

    汽車產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)歷前所未有變化的一個典型例子。在未來十年，汽車產(chǎn)業(yè)將從內(nèi)燃機向電動化轉(zhuǎn)變。硅 (Si) 到碳化硅 (SiC) 的轉(zhuǎn)變，在助力電動汽車滿足消費者需求的效率方面發(fā)揮著重大作用，同時還可符合針對氣候變化影響的政府法規(guī)。碳化硅 (SiC) 解決方案正在幫助電動汽車“更上一層樓”，提升快速充電基礎(chǔ)設(shè)施、驅(qū)動逆變器和電源等應用，并促進電信、軍事和航空航天等應用取得進步。

    隨著消費者需求的不斷增長和政府法規(guī)的加強，特斯拉 (Tesla)、福特 (Ford) 和大眾 (Volkswagen) 等汽車制造商宣布，未來十年將在電動汽車領(lǐng)域投資超過 3,000 億美元。分析師預計，到 2030 年，純電動汽車 (BEV) 數(shù)量將達到汽車總量的 15%。因此，未來幾年，用于電動汽車的碳化硅 (SiC) 元器件市場將呈指數(shù)級增長。

    電動化如此受到重視，使得制造商們無法再對碳化硅 (SiC) 的優(yōu)勢視而不見。與傳統(tǒng)電動汽車采用的硅 (Si) 技術(shù)相比，碳化硅 (SiC) 可提高電池續(xù)航里程、改善其性能并縮短充電時間。因此，許多供應商都宣布與 Cree 合作開展電動汽車計劃。例如，德爾�？萍� (Delphi Technologies) 正在利用碳化硅 (SiC) 半導體開發(fā)更高效、更小型、更輕量的逆變器系統(tǒng)，而采埃孚集團 (ZF Group) 則正在開發(fā)全電驅(qū)動動力總成。ABB 集團正在開發(fā)和提供各種采用碳化硅 (SiC) 的功率系統(tǒng)。

    碳化硅 (SiC) 的開關(guān)損耗比硅 (Si) 基 IGBT 低得多。此外，碳化硅器件沒有內(nèi)建電壓，其導通損耗也明顯較低。因此，碳化硅 (SiC) 的功率密度更高、重量更輕且工作頻率更高。在最近的一次汽車測試中，與硅 (Si) 相比，Cree 的碳化硅 (SiC) 技術(shù)將逆變器損耗降低了約 78%。

    在汽車領(lǐng)域，這些效率提升可用于動力總成解決方案、功率轉(zhuǎn)換器以及非車載充電機和車載充電機。與傳統(tǒng)的硅 (Si) 基解決方案相比，碳化硅 (SiC) 可使電動汽車的整體效率提高 5% 至 10%。制造商可以借助這一點來提升續(xù)航里程，或減少使用笨重且昂貴的電池。此外，碳化硅 (SiC) 還可降低冷卻要求、節(jié)省空間，重量也比硅 (Si) 基方案輕。碳化硅 (SiC) 還可為快速充電機提供支持，目前充電 5 分鐘可提高續(xù)航 75 英里。

    碳化硅 (SiC) 解決方案成本的持續(xù)下降帶來其采用率的進一步提高。以汽車為例，我們估計，一輛電動汽車所采用碳化硅 (SiC) 元器件的價值約為 250 美元至 500 美元（取決于其功率要求）。而汽車制造商在每輛電動汽車的電池成本、電池和逆變器的體積與重量，以及冷卻要求方面所節(jié)省的總成本可高達 2,000 美元。雖然還有許多因素在推動著從硅 (Si) 到碳化硅 (SiC) 的轉(zhuǎn)變，但這一點是關(guān)鍵。

    成本是之前制約碳化硅 (SiC) 采用的主要障礙。但伴隨著產(chǎn)量和經(jīng)驗的不斷增進，其成本也在持續(xù)下降。因此其制造也變得更加高效和精煉。更重要的是，客戶逐漸意識到碳化硅 (SiC) 的真正價值在于系統(tǒng)層面，而非器件級別的比較。為了滿足各個產(chǎn)業(yè)的需求，碳化硅 (SiC) 制造將進一步提升，產(chǎn)量將不斷增長，從而其價格也將繼續(xù)下降。以 Cree 作為一個參考，Cree 為了滿足這些需求，開展了大規(guī)模的投資，包括在紐約州建造采用領(lǐng)先前沿技術(shù)且滿足車規(guī)級標準的工廠，將使得產(chǎn)能提升至 2017 年的 30 倍以上。

    從硅 (Si) 到碳化硅 (SiC) 的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)不再是會否發(fā)生與何時發(fā)生的問題，我們已經(jīng)身處其中。全面地參與到諸多產(chǎn)業(yè)的巨大變革之中，令人激動不已。這些產(chǎn)業(yè)的未來絕對不會是一成不變的，我們一定會繼續(xù)看到前所未有的變化。而那些能夠快速適應這些變化的制造商，則定將收獲豐碩的成果。