森国科：赋能低碳与双碳，碳化硅功率器件市场需求激增

近日，由芯师爷主办的“第四届硬核中国芯领袖峰会暨2022汽车芯片技术创新与应用论坛”在深圳国际会展中心成功举办，深圳市森国科科技股份有限公司（以下简称：森国科）董事长杨承晋出席峰会，并以《拥抱低碳时代，森国科加快高性能创“芯”》为主题，分享了“双碳”战略浪潮下，碳化硅材料、器件的市场规模和应用前景，以及森国科在碳化硅领域的产业化布局。

森国科董事长杨承晋现场演讲视频视频来源：芯师爷

四大优势

助力碳化硅功率器件走向巅峰

“双碳”战略驱动下，新能源汽车、光伏风能发电、充电桩和储能等多个领域面临着绿色转型的发展现状，进一步加大了对电力电子行业的新需求，碳化硅功率器件作为第三代明星半导体为多样化的产业领域带来了源源不断的绿色“芯动力”。

而这一快速发展背后的底层逻辑，便是碳化硅功率器件自身的优越性能。

“通过和常见半导体衬底材料性能进行多维度对比，我们可以看出，相较前两代产品而言，碳化硅功率器件材料在性能优势上更为突出。”杨承晋在演讲中表示，“具体而言，就是耐高温、耐高压、高频率、小体积。”

图：森国科董事长杨承晋作主题演讲

首先是耐高温。碳化硅材料的禁带宽度接近于硅材料的3倍，使用碳化硅功率器件在175℃结温不需要散热，其极限工作温度可以达到600℃以上。此外，碳化硅功率器件还具有三倍的热导率，高热导率有助于碳化硅功率器件器件的散热，从而保证了碳化硅功率器件器件在高温条件下工作的可靠性。

第二点是耐高压，碳化硅功率器件可以极大地提高耐压容量、工作频率和电流密度，并大大降低器件的导通损耗。

第三点是高频率，碳化硅材料的饱和电子漂移速率大，这决定了碳化硅功率器件可以实现更高的工作频率和更高的功率密度。比如，能量损耗减少了四分之三，转化率高，可提升新能源车5%-10%续航能力。

第四点是小体积，因为阻抗小，在实际应用过程中，与硅基相比可以设计成更小的体积，同性能的碳化硅功率器件器件尺寸可以缩小到硅基器件的1/10，模组尺寸更大幅缩小。

图源：杨承晋演讲PPT截图

“目前市场上常见的碳化硅功率器件产品主要是碳化硅二极管、碳化硅MOSFET，以及由碳化硅二极管与碳化硅MOSFET构成的模块。基于上述优势，未来在高压、高频、大功率、环境恶劣的场景下，碳化硅功率器件器件将逐渐替代硅基功率器件。”杨承晋指出。

碳化硅功率器件需求井喷

新能源汽车成主战场

“碳化硅功率器件的应用市场可谓是‘坡长雪厚’，”杨承晋表示，“据Yole最新报告，预计碳化硅功率器件器件市场规模将由2021年10.9亿美元增长至2027年62.97亿美元，复合增长率达34%。再往后看，随着产能的提升、成本进一步下降、市场规模进一步扩大，碳化硅功率器件的市场份额将跟IGBT平分秋色，甚至有可能更高。”

新能源汽车市场的爆发，引发了一波碳化硅功率器件的“上车潮”。继特斯拉率先将SiC器件运用在Model3上后，比亚迪、丰田、大众、通用、蔚来等一批车企都陆续宣布采用碳化硅功率器件方案，推动SiC器件市场扩容。据Yole预测，车用碳化硅功率器件需求将在2026年占全行业的60%。另有数据统计，预计2025年新能源汽车市场对6英寸碳化硅晶圆需求将超过200万片，而目前全球碳化硅功率器件晶圆总年产能才40-50万片。

针对新能源车企争相布局SiC的产业趋势，杨承晋表示，“碳化硅功率器件之所以能在新能源汽车上大规模应用，这是由其材料特性决定的。碳化硅功率器件可以助力电动车的续航里程提高5%到10%，或者让电动车制造商能够采用更小、更轻、成本更低的电池，来达到基本续航里程的需求，从而直击新能源行业的发展痛点，缓解电动车的‘里程焦虑’与‘充电焦虑’。”

“除了新能源汽车之外，碳化硅功率器件还广泛应用于光伏、储能、充电桩等领域。”杨承晋以充电桩举例说明，“目前电动汽车电压平台主流是400V，充电慢效率低，随着800V高电压快充渐成主流，充电桩电源模块的功率要扩容到40kW/60kW，目前已发布或即将发布的800V高压系统方案大部分都选择采用SiC MOSFET。因此，这场800V架构带来的高压快充升级革命，势必为碳化硅功率器件的火热再添助剂。”

对标国际厂商，森国科正迎头赶上

森国科是一家专业从事碳化硅功率器件（SiC）功率器件设计及销售的国家高新科技企业，现主营的第五代650V和1200VSiC二极管系列、1200VSiC MOSFET产品已实现了量产。

图：650V碳化硅二极管选型表，截选自杨承晋演讲PPT

图：1200V碳化硅二极管选型表，截选自杨承晋演讲PPT

图：1200V碳化硅MOSFET选型表，截选自杨承晋演讲PPT

“森国科自成立以来，就非常重视研发投入。目前公司研发人员占比超过70%，研究生以上学历占比50%。”杨承晋介绍到，“在代工流片上，公司与全球领先的代工厂合作，采用X-FAB的6英寸线，以及积塔半导体的6英寸线代工。”

凭借团队在碳化硅功率器件领域的积累，森国科产品已经开始在市场崭露头角，碳化硅二极管目前有80多个型号在销售，可满足于快充电源、工业电源、光伏逆变器、储能逆变器、新能源汽车、充电桩、矿机电源等多个大型领域的应用需求。

图源：杨承晋演讲PPT截图

在谈及公司未来的发展布局时，杨承晋指出，作为新材料+特色工艺的新一代功率半导体公司，森国科SiC MOSFET的研发技术对标Wolfspeed（Cree）的第三代技术，采用平面工艺，预计2023年开始将有几十个型号可以大规模量产。乘势而为，未来可期，森国科的SiC MOSFET产品将有望赶上新一波新能源车快速增长的浪潮。

写在最后

一直以来，硅是制造半导体芯片最常用的材料，然而，由于受材料本身特性的限制，硅基功率器件已经渐渐难以满足5G基站、新能源车及高铁等新兴应用对器件高功率及高频性能的需求。直到第三代半导体碳化硅功率器件进入人们的视野，也让人们意识到国产化芯片的替代之路有望加速前行。

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