Modul Kuasa (IPM), IGBT dan Peranti Kuasa Automotif

Mengapa karbida silikon dianggap sebagai masa depan modul kuasa automotif?

Lebar celah jalur silikon karbida adalah lebih kurang tiga kali ganda daripada lebar bahan berasaskan silikon. Kekuatan medan pecahan kritikal adalah kira-kira sepuluh kali ganda daripada bahan berasaskan silikon. Kekonduksian terma silikon karbida adalah kira-kira tiga kali ganda daripada bahan berasaskan silikon, dan kadar hanyutan tepu elektron adalah kira-kira dua kali ganda daripada bahan berasaskan silikon. Rintangan voltan tinggi, rintangan suhu tinggi dan ciri frekuensi tinggi bahan silikon karbida menjadikannya sesuai untuk keadaan operasi yang lebih mencabar berbanding peranti berasaskan silikon. Mereka boleh meningkatkan kecekapan dan ketumpatan kuasa dengan ketara sambil mengurangkan kos, saiz dan berat dalam aplikasi.

Perbandingan Prestasi Pelbagai Bahan Semikonduktor

Menurut data Yole, saiz pasaran global peranti kuasa silikon karbida dijangka berkembang daripada $1.09 bilion pada 2021 kepada $6.297 bilion pada 2027, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun (CAGR) sebanyak 34%. Antaranya, saiz pasaran silikon karbida untuk kenderaan elektrik dijangka meningkat daripada $685 juta kepada $4.986 bilion, menunjukkan CAGR yang lebih tinggi sebanyak 39.2%. Kenderaan elektrik (termasuk penyongsang, pengecas atas kapal dan penukar DC/DC) mewakili aplikasi hiliran terbesar untuk silikon karbida, dengan bahagian pasarannya diunjurkan meningkat daripada 62.8% kepada 79.2%, menunjukkan arah aliran menaik berterusan dalam bahagian pasaran.

Analisis Pasaran oleh Yole

Aliran penggunaan silikon karbida dalam industri automotif

Dalam industri kenderaan elektrik, isu yang paling membimbangkan ialah jarak pemanduan. Terdapat banyak faktor yang mempengaruhi julat pemanduan, termasuk kapasiti bateri, berat kenderaan dan kecekapan penukaran tenaga sistem kuasa. Semikonduktor kuasa adalah teras penukaran tenaga, dan peranti kuasa silikon karbida mempunyai kelebihan berbanding peranti berasaskan silikon, seperti kehilangan pengaliran yang lebih rendah, frekuensi pensuisan yang lebih tinggi dan daya tahan voltan kerja yang lebih tinggi. Mereka boleh mencapai kecekapan penukaran tenaga sistem yang lebih tinggi dan boleh menyediakan lebih banyak jarak pemanduan berbanding apabila menggunakan peranti kuasa berasaskan silikon dengan jumlah elektrik yang sama. Oleh itu, permintaan untuk penggunaan peranti kuasa silikon karbida dalam kenderaan elektrik menjadi semakin menonjol. Dalam kenderaan elektrik, aplikasi peranti kuasa silikon karbida tertumpu terutamanya pada dua arah: satu adalah untuk penyongsang pemacu motor (pengawal motor), dan satu lagi adalah untuk sistem bekalan kuasa on-board, terutamanya termasuk sistem penukaran kuasa (on- papan DC/DC), sistem pengecasan atas kapal (OBC), sistem penghawa dingin atas kapal (PTC dan pemampat) dan aspek lain.

Logik perindustrian dan teknologi modul kuasa silikon karbida automotif

Pada masa ini, industri silikon karbida global dikuasai oleh Amerika Syarikat, Eropah, dan Jepun, dengan majoriti bahan silikon karbida datang daripada syarikat Amerika. Eropah mempunyai rantaian perindustrian yang lengkap meliputi substrat silikon karbida, epitaksi, peranti dan aplikasi, manakala Jepun mempunyai kelebihan utama dalam pembangunan cip, modul dan aplikasi silikon karbida. China pada masa ini mempunyai rantaian industri silikon karbida yang lengkap dan berdaya saing di peringkat antarabangsa dalam penyediaan bahan dan aplikasi ujian. Pada masa ini, syarikat asing berada di kedudukan teratas, dan syarikat domestik belum lagi membentuk bahagian pasaran yang ketara. Walau bagaimanapun, dalam bidang kenderaan tenaga baharu, disebabkan kedudukan utama China dalam elektrifikasi kenderaan, pasaran domestik menjadi faktor yang menggalakkan untuk kebangkitan syarikat semikonduktor domestik.

Pada masa ini, syarikat silikon karbida global sedang giat meneroka pasaran automotif, dengan aplikasi utama termasuk peranti diskret kuasa dan modul kuasa. Antaranya, ciri-ciri cemerlang cip silikon karbida perlu direalisasikan melalui sambungan yang cekap dan boleh dipercayai dengan sistem pembungkusan dan litar untuk mencapai prestasi yang sempurna. Modul kuasa MOSFET karbida silikon, yang dihasilkan melalui reka bentuk profesional dan proses pembungkusan termaju, kini merupakan aliran arus perdana dalam aplikasi kenderaan elektrik.

Akan bersambung...