在全球“碳達(dá)峰”、“碳中和”的背景下，功率半導(dǎo)體成為可再生能源和高效負(fù)載能源網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵驅(qū)動力，其下游應(yīng)用場景不斷拓展，從傳統(tǒng)的工業(yè)、通信和消費(fèi)電子領(lǐng)域，逐步進(jìn)入新能源汽車、光伏、風(fēng)電、儲能等新興終端市場。應(yīng)用端龐大的潛力，也拉動了功率半導(dǎo)體市場成長。風(fēng)電、光伏市場方面，新增裝機(jī)維持高位將帶動半導(dǎo)體需求增長。儲能市場方面，得益于“雙碳”政策，家庭儲能及便捷式儲能快速發(fā)展，儲能在全球范圍內(nèi)迎來發(fā)展良機(jī)，將帶動半導(dǎo)體芯片需求增長。汽車市場方面，汽車往電動化、聯(lián)網(wǎng)化、智能化方向發(fā)展，已經(jīng)是大勢所趨，相比傳統(tǒng)的燃油汽車，電動汽車新增量將大量地把電能轉(zhuǎn)化為需求，從而帶動相關(guān)功率半導(dǎo)體的需求。

功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展推動了電力電子技術(shù)的進(jìn)步，使得高效的能源轉(zhuǎn)換和控制成為可能。它們在電力傳輸、工業(yè)控制、電動交通、可再生能源等領(lǐng)域都扮演著重要角色，幫助實(shí)現(xiàn)能源的有效利用和環(huán)保節(jié)能。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，功率半導(dǎo)體器件的性能不斷提升，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，為各行業(yè)帶來了更多的創(chuàng)新和發(fā)展機(jī)遇。

近日，諸位安森美(onsemi)專家在PCIM ASIA 2023期間接受《電力電子世界》采訪，就圍繞“功率半導(dǎo)體新賽道將如何布局”話題進(jìn)行了廣泛討論。

Q1: 電力電子技術(shù)無論對改造傳統(tǒng)行業(yè)( 電力、機(jī)械、礦冶交通、化工等 )，還是對新建高技術(shù)產(chǎn)業(yè)(新能源、航天、激光、機(jī)器人等)都是至關(guān)重要的。請您預(yù)測一下現(xiàn)代的電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢如何？

安森美電源方案事業(yè)群工業(yè)方案部高級總監(jiān) Sravan Vanaparthy

無論對各種工業(yè)機(jī)器的電機(jī)驅(qū)動、伺服電機(jī)驅(qū)動、暖通空調(diào)(HVAC)、熱泵等傳統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用，還是對太陽能光伏、儲能系統(tǒng)、超快直流充電樁、燃料電池轉(zhuǎn)換器等新能源應(yīng)用，電力電子技術(shù)都至關(guān)重要。在傳統(tǒng)應(yīng)用中，趨勢是向更高的能效發(fā)展以滿足不同地區(qū)的政府法規(guī)，以及增加電機(jī)驅(qū)動的功率密度，并通過高頻功率開關(guān)（如碳化硅SiC）減少無源濾波器。在新能源市場，高能效和高功率密度也是非常重要的。特別是在電動汽車充電樁或儲能系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其需要快速開關(guān)SiC器件，因為SiC器件開關(guān)速度更快、損耗更低。

Q2: 電力電子器件是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)和核心，沒有領(lǐng)先的器件，就沒有領(lǐng)先的設(shè)備，電力電子器件對電力電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展起著決定性的作用。反過來，越來越細(xì)分的傳統(tǒng)行業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)對器件和材料又提出了新的需求，促進(jìn)了材料及器件的快速發(fā)展。請您詳細(xì)分析一下上游的材料和器件產(chǎn)業(yè)與下游的應(yīng)用行業(yè)之間如何保持一種相互促進(jìn)及和諧發(fā)展的關(guān)系?以及保持共贏的模式是怎樣的？

安森美電源方案事業(yè)群資深首席產(chǎn)品推廣工程師 Pramod Patil

在過去的兩到三年里，安森美發(fā)現(xiàn)與主要客戶簽訂長期供應(yīng)協(xié)議有助于取得良好的平衡，以實(shí)現(xiàn)和保持一種非常好的相互促進(jìn)及和諧發(fā)展的關(guān)系。長期供應(yīng)模式有助于上游和下游行業(yè)通過及時交流技術(shù)和供應(yīng)要求的信息，實(shí)現(xiàn)合作共贏。

Q3：工業(yè)級和車規(guī)級功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的本質(zhì)區(qū)別是什么，功率半導(dǎo)體有低、中、高壓之分，請問哪些產(chǎn)品適合應(yīng)用于新能源汽車，哪些更適合新能源發(fā)電領(lǐng)域？

安森美電源方案事業(yè)群工業(yè)方案部高級總監(jiān) Sravan Vanaparthy

從本質(zhì)上說，用于汽車或工業(yè)的功率器件是相似的，但汽車應(yīng)用中的電池電壓等級決定了功率器件的電壓等級。例如，電動汽車驅(qū)動中的400V電池電壓需要750V的IGBT或750V的SiC，同樣，800V的電動汽車電池市場需要1200V的SiC MOSFET或1200V的IGBT。而在工業(yè)領(lǐng)域，使用何種電壓等級的器件取決于終端系統(tǒng)的額定功率或應(yīng)用。對于住宅級太陽能逆變器、儲能系統(tǒng)、電動車充電樁，650V的IGBT或SiC MOSFET更受歡迎。對于商業(yè)和大型太陽能逆變器、儲能系統(tǒng)、電動車充電樁，需要更高電壓的功率器件如950V、1200V IGBT，以及1200V、1700V的SiC MOSFET。

Q4：在新能源發(fā)電領(lǐng)域，風(fēng)電和光伏因為發(fā)電不穩(wěn)定，對儲能產(chǎn)生巨大需求，那么您認(rèn)為儲能的快速興起將對功率半導(dǎo)體產(chǎn)生哪些需求？

安森美電源方案事業(yè)群工業(yè)方案部高級總監(jiān) Sravan Vanaparthy

鑒于可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性和能源成本的巨大變化，我們看到對儲能解決方案的需求顯著增加。今天，與所有其他形式的能源生產(chǎn)相比，由光伏+儲能產(chǎn)生的能源是最低的LCOE（平準(zhǔn)化能源成本）成本。由于較低的LCOE和大大提升的投資回報率，我們看到更多的太陽能裝置（包括住宅和公用事業(yè)）開始融合儲能系統(tǒng)。

Q5：目前儲能領(lǐng)域越來越受到世界各國的重視，請問貴公司在產(chǎn)品和戰(zhàn)略方面有什么樣的新布局，如何看待未來儲能市場的發(fā)展？在儲能領(lǐng)域，貴公司有哪些解決方案？

安森美電源方案事業(yè)群工業(yè)方案部高級總監(jiān) Sravan Vanaparthy

安森美在為直流耦合儲能系統(tǒng)和交流耦合儲能系統(tǒng)提供高能效的、具有成本競爭力的解決方案方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。安森美具備寬廣的功率器件組合，包括各種分立的和模塊封裝的IGBT和SiC，用于從住宅系統(tǒng)(6KW-20KW)到公用事業(yè)級(100kW-220kW)儲能系統(tǒng)。

Q6：IGBT和SiC分別為第二代、第三代功率器件的代表，那么在新能源汽車領(lǐng)域中，誰的應(yīng)用會更多一些，SiC在新能源汽車中的優(yōu)勢有哪些？貴公司在新能源汽車領(lǐng)域有怎樣的技術(shù)優(yōu)勢或者市場優(yōu)勢？

安森美中國區(qū)汽車現(xiàn)場應(yīng)用工程師 Chao Xia

目前從市場表現(xiàn)來看，在新能源領(lǐng)域中，Si IGBT在中低端車型當(dāng)中的比例大一些，SiC MOSFET在中高端及高性能車型中的應(yīng)用占比要高一些；相較于傳統(tǒng)的Si IGBT器件，SiC MOSFET具有更低的能量損耗、更小的封裝尺寸、更高的開關(guān)頻率、更優(yōu)秀的耐高溫及散熱能力，逐步成為新能源汽車主機(jī)廠的上車首選。

安森美的技術(shù)優(yōu)勢在于，作為一家全球性的企業(yè)，很早就在SiC領(lǐng)域進(jìn)行了技術(shù)布局與產(chǎn)業(yè)整合，對Fairchild半導(dǎo)體、GT Advanced Technologies (GTAT)等企業(yè)的收購極大地增強(qiáng)了安森美在SiC領(lǐng)域的設(shè)計與生產(chǎn)的能力，近期我們正在考慮投資，對在美國、捷克及韓國等地的SiC工廠進(jìn)行升級，以實(shí)現(xiàn)SiC芯片產(chǎn)量的進(jìn)一步提升，并提升車規(guī)級SiC市場的份額。與此同時，安森美也在不斷優(yōu)化升級SiC芯片的結(jié)構(gòu)與性能，向客戶提供更為高效的應(yīng)用體驗，為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)而不懈努力。

市場優(yōu)勢方面，隨著目前SiC功率器件在新能源汽車上的逐步普及，越來越多的車企更傾向于選擇SiC功率器件作為其電驅(qū)平臺的標(biāo)準(zhǔn)配置。近期，如蔚來、寶馬、極氪以及緯湃科技等廠商積極選擇與安森美合作，作為其高性能電驅(qū)平臺SiC器件的長期供應(yīng)伙伴。

安森美汽車主驅(qū)功率模塊產(chǎn)品線經(jīng)理 Bryan Lu

安森美針對新能源汽車推出了一系列的產(chǎn)品，對于IGBT我們有VE-Tract系列的功率模塊，對于SiC，我們有EliteSiC。其中我們用在電驅(qū)里的900V的EliteSiC市場反饋非常不錯。我們在設(shè)計的時候充分考慮了已獲得市場廣泛

應(yīng)用的單面直接散熱(SSDC)封裝的特點(diǎn)，也就是它的雜散電感相對比較大，然后SiC的開關(guān)速度比較快，這樣會容易形成比較高的關(guān)斷尖峰電壓，如果為了避免這個比較高的尖峰電壓而采取限制SiC的開關(guān)速度，會使得SiC快速開關(guān)的特點(diǎn)得不到發(fā)揮，我們針對這個應(yīng)用把擊穿電壓BV設(shè)計到了900V，這樣可以使得SiC可以工作在高速下，同時也無懼比較高的尖峰電壓，這樣也不需要客戶在使用上需要妥協(xié)效率和速度。

Q7：功率半導(dǎo)體朝著高壓、高頻、大功率方向發(fā)展，散熱性和可靠性至關(guān)重要，請問大功率IGBT有哪些主流封裝方式，如何才能更好地保證產(chǎn)品的可靠性？

安森美電源方案事業(yè)群資深首席產(chǎn)品推廣工程師 Pramod Patil

安森美為新能源汽車領(lǐng)域提供大量的解決方案，包括基于模塊的封裝、直接鍵合銅技術(shù)、壓合封裝和半橋/全橋模塊，以改善散熱和提高可靠性，其中，大功率IGBT對應(yīng)用至關(guān)重要，我們的方案供客戶根據(jù)其特定應(yīng)用靈活選擇，以開發(fā)穩(wěn)定可靠而簡化的系統(tǒng)設(shè)計。

Q8：隨著新能源市場的迅速發(fā)展，越來越多的功率半導(dǎo)體爭相入局，貴公司在新能源市場有著怎樣的布局？可從技術(shù)、產(chǎn)品和市場定位方面具體談一下?？煞穹窒硐沦F公司在新能源行業(yè)的未來展望以及預(yù)計實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)？

安森美電源方案事業(yè)群資深首席產(chǎn)品推廣工程師 Pramod Patil

安森美擁有廣泛的IGBT和SiC產(chǎn)品組合，是為新能源市場提供先進(jìn)的功率半導(dǎo)體電源解決方案的首要供應(yīng)商。

安森美高性能的最新一代場截止IGBT、M3S 1200V SiCMOSFET和針對應(yīng)用而優(yōu)化的功率集成模塊，為太陽能、儲能系統(tǒng)、不間斷電源(UPS)、電動車充電和其他新能源應(yīng)用提供全面的電源產(chǎn)品組合，系統(tǒng)功率從3kW到300kW。

安森美致力于在IGBT、SiC技術(shù)以及硅和SiC混合技術(shù)方面不斷創(chuàng)新，提供各種分立和模塊式封裝的功率半導(dǎo)體解決方案，供客戶根據(jù)其性能、系統(tǒng)尺寸和成本要求靈活選用。我們與領(lǐng)先的能源基礎(chǔ)設(shè)施解決方案供應(yīng)商密切合作，簽訂長期供應(yīng)協(xié)議，確保客戶及時滿足市場需求。安森美的使命是提供高能效的解決方案，讓世界更環(huán)保。

來源：安森美

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