近日，国际调研机构Yole Group发布报告显示，SiC最大的应用市场是电动汽车市场。Yole分析师表示，SiC 已逐渐在电动车主驱逆变器中扮演主要角色，2023年SiC全球市场已经达到27亿美元，其中汽车占据70%到80%的市场，未来随着电气架构将往800V迈进，耐高压SiC 功率元件预料将成为主驱逆变器标配。
今年上半年，短期全球汽车遭遇动荡，但是安森美全球资深副总裁Felicity Carson表示，2024年SiC业务目标是市场的2倍速成长，尤其看好中国SiC市场前景。半导体国际大厂如安森美（Onsemi）、英飞凌（Infineon）、罗姆半导体（Rohm）、博世（Bosch）等如何看待车规逆变器市场前景和需求变化？这些功率大厂带来了哪些旗舰功率器件产品？本文将为大家分析和揭秘。
SiC未来5年CAGR达19.6%，车规逆变器市场前景看好
从物理特性看，SiC的禁带宽度更宽，大约是Si的3倍左右，击穿场更强，大约是Si的10倍，这样使得SiC的耐压特性更好，这就是SiC材料可以做高压产品的原因就在这里。基于这些材料特性优势，SiC可主要应用于大功率、高电压和高频率领域，相对应的就是电动汽车、工业设备和可再生能源系统等应用的主要赛道。
“市场研究公司Yole Group发布的数据显示，预计到2029年，SiC功率器件市场规模将达到100亿美元。新能源汽车是SiC功率器件下游第一大应用市场，电动车主要的组成部分包括OBC、DC-DC、驱动单元（牵引逆变器、电机等）。其中又以牵引逆变器使用SiC模块用量最大，2021年以后发售的纯电动汽车中牵引逆变器，300A以上的大电流和400V以上的高耐压区需求全SiC模块。罗姆看到了市场需求点并且推出了相应解决客户痛点的产品。” 罗姆半导体(上海)有限公司深圳分公司技术中心高级经理苏勇锦对电子发烧友记者表示。
英飞凌科技副总裁、英飞凌工业与基础设施业务大中华区营销负责人沈璐看好SiC的增长前景，她表示：“2023年到2025年，SiC功率器件的全球市场规模从23亿美元增加到105亿美元，年复合增长率达到19.6%。5年之后，80%以上的SiC都会应用在电动汽车相关的主驱逆变器以及车载充电器上。”
四家厂商展出 “SiC+800V”电动汽车逆变器模块
从2022年起，标配800V高压充电的新能源汽车逐步成为市场主流，今年800V车型在各大车展频繁亮相，从北京车展问界M5、华为享界S9、保时捷Macan EV、红旗EHS7等多款车型，到8月底的成都车展，极氪7X正式发布，全系标配800V高压平台，预示着超快充时代到来。
为了应对电动汽车主驱逆变器高功率要求，在PCIM Asia展上，安森美展出了高功率SiC B2S模块，该模块采用了塑封半桥工艺，具备低杂散电感和高可靠性特性。该模块还集成了最新的M3 SiC技术，最高耐温175度，通过先进的银烧结实现了低热阻和高性能。现场工作人员表示，SiC逆变器主要应用在800V高压平台，支持超级快充的旗舰车型。SiC模块整体成本高于IGBT模块成本，SiC 300KW Demo板和IGBT 300KW Demo板对比，重量明显减少，占板面积也变小，符合轻量化、小型化趋势。
此外，安森美公司提供包括银烧结在内的多种定制连接选项，以适应不同客户的需求。安森美的产品支持灵活的功率配置，最高可达400kW，满足逆变器制造商多样化的应用需求。安森美SiC芯片在汽车的行驶里程从2022年1月到2024年7月超过90亿公里，蔚来、现代等多家车企和安森美合作。
在本次展会上，英飞凌展示了旗下汽车半导体领域的HybridPACK™ Drive G2 Fusion模块和Chip Embedding功率器件，其中Chip Embedding则可以直接集成在PCB板中，做到极致小的杂散和极致高集成度的融合。现场工作人员表示，Chip Embedding可以应用于800V电压平台，比较其他厂商都做成模块的优势，这款产品直接集成到PCB板中，更加小型化，高集成度，高功率密度，这是英飞凌独家推出的一款创新产品。
图：HybridPACK™ Drive G2 Fusion
HybridPACK™ Drive G2 Fusion模块融合了IGBT和SiC芯片，最大限度发挥牵引逆变器的SiC潜力。这是英飞凌在中国区展出融合了IGBT和SiC芯片的模块，这是专为混合动力和电动汽车牵引而设计的紧凑型电源模块。第二代HybridPACK Drive G2推出了EDT3 (Si IGBT)和CoolSiC G2 MOSFET技术，支持400V整车系统应用，评估套件可以支持200Kw主驱电机逆变器应用，这个混合模块令Si和SiC智能组合实现了成本与效率的最佳平衡。
在PCIM Asia展会上，罗姆首次展出其今年最新发布的适用于车载引逆变器的新型二合一SiC功率模块（TRCDRIVE pack™）。
罗姆展台重点展示了基于TRCDRIVE pack™碳化硅塑封模块的三相全桥评估套件。
罗姆苏勇锦指出，TRCDRIVE pack™是用于电动汽车主机逆变器的电控领域的模块产品。该产品主要特点是小型化、高功率，具备四大优势：一、该系列内置第四代SiC MOSFET，采用了沟槽工艺，达到业界超低的单位面积导通电阻；二、产品优化了基板的布局，可以做到低寄生电感，开关损耗比传统的模块降低一个等级；三、模块采用了press fit pin和塑封工艺结合，小型化水平做到更低，实现了普通SiC塑封模块1.5倍的业界超高密度；四、这款二合一的SiC模块系列产品阵容，分为两个耐压级别：750V和1200V，分别对应400V电压平台和800V的电压平台。满足大功率输出应用场景，助力xEV逆变器小型化发展趋势。
据悉，TRCDRIVE pack™新产品将于2024年6月开始暂以月产10万个的规模投入量产。
在PCIM Asia展会上，博世半导体博世智能出行集团中国区董事会高级执行副总裁、兼博世汽车电子事业部中国区总裁Norman Roth对电子发烧友记者表示：“新能源汽车400V低压平台主要还是采用IGBT器件为主，成本更为合适。今年，越来越多的新能源汽车旗舰轿车采用800V高压平台，SiC器件带来更好的加速性能，更小的开关损耗，相比于传统IGBT，在相同电池电量下能有效延长至6%的续航里程。”
博世半导体此次带来了第二代碳化硅分立器件，对比第一代产品，第二代碳化硅芯片能够实现更高的功率密度和效率，并改进了体二极管以提高开关速度，这意味着在切换速度不变的前提下，减少了50%的dv/dt，实现单位面积Rdson 30%的缩减。这归功于博世专利的沟槽技术，该技术领先于平面型工艺碳化硅的技术表现，有利于芯片性能表现、产出与成本控制。
博世此次展出了其明星碳化硅产品系列，包括第二代碳化硅MOSFET裸片、先进模块、电驱动系统等。博世功率碳化硅MOSFET 1200V裸片组合，提供了六款产品，1200V碳化硅功率模块给出四款产品推介，可以满足800V高压平台的选型需求。
博世表示，他们能够根据整车厂、一级供应商和分销商对于芯片布局、电气性能和工艺方面的需求灵活定制SiC芯片。
小结：
车规逆变器市场未来五年将会迎来快速增长期，Trendforce报告显示，2023年全球SiC（碳化硅）功率元件市场保持了强劲成长，前五大SiC功率元件供应商约占整个市场营收的91.9%。其中意法半导体（ST）以32.6%市占率位居第一，安森美（onsemi）排名第二，市场份额为23.6%。紧随其后的则是英飞凌（Infineon，16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、罗姆半导体（ROHM，8%）。
四家国际大厂发布新款SiC器件产品，表明他们在这个市场的技术优势和供应链优势。中国SiC厂商也正在加速前进，碳化硅器件方面，芯联集成、士兰微、积塔半导体、三安半导体、基本半导体、泰科天润、闻泰科技、扬杰科技都在积极布局和推出产品，未来三年，国产碳化硅器件市场占有率有望很快提升。
