“新基建”风靡云蒸，在此之下国家电网启动新一轮充电桩建设高潮，安排张罗充电桩装备投资27亿元，新增充电桩7.8万个，项目漫衍在北京、天津、河北、上海、江苏、湖南、青海等24个省（市），涵盖大众、专用、物流等多种范例。活动第三代半导体原料，SiC（碳化硅）在宽禁带和击穿电场方面都有优异性能，因而在电子电力领域例如光伏逆变器、新能源汽车的电机控制器以及充电桩等有广大使用。那么这一轮充电桩修设能否为国内碳化硅功率器件以及充电桩企业注入新的动力？
在半导体原料规模，碳化硅与氮化镓无疑是当前最炙手可热的明星。个中，碳化硅占领高压、高频和高用意等特点，其耐高频耐高温的本能，是一致硅器件耐压的10倍。因而，碳化硅在光伏逆变器、新能源汽车的电机控制器以及充电桩等运用中，比较于古板硅器件有着很大优势。
随同着新能源汽车胀起，运用须要的激剧添补，确实将碳化硅推到风口浪尖上。对付新能源电动汽车而言，目前车勤劳率模块要紧选择IGBT，据明晰，一辆电动汽车中，IGBT占领总本钱近10%。但选拔碳化硅材料的功率器件在新能源汽车中占领更好的本能，如现在全球电动车出货高居第一的特斯拉，旗下model系列车型就在业内率先遴选了碳化硅功率器件替换IGBT，所以占领带动于逐鹿对手的电气本能，并在电池容量万分的情形下得回比较竞品更长的续航里程。
但方今来看，碳化硅功率器件在新能源汽车上运用还较少，原故关键在于成本驾驭。然则，由于操纵率高，而且合键用于停车场的运用场景，所以对于充电桩而言，小体积、高真实性便成为了刚性需求。是以，可提供高功率密度、耐高温的碳化硅功率器件，自然成为电动汽车充电桩的最佳选择。
对付SiC在充电桩中的利用，英飞凌大中华区资产功率掌握奇妙部市场高等经理陈子颖在承受《华强电子》采访时表现：“功率半导体是英飞凌的首要往还，行使范围覆盖新能源发电，输配电和用电。碳化硅是他新的营业促进点。碳化硅MOSFET是宽禁带高快器件，能够完成高压大电流高快开合，从而使得联系行使的收场带来革命性的转化，直流充电桩就是个中之一，碳化硅也进一步胀励了直流充电桩的进展。”
另一方面，尽管碳化硅资本比拟守旧硅器件高，但在充电桩的利用中，由于功率密度发展，反而能够消重充电桩的编制成本。陈子颖增添到：“充电站是根蒂措施，其本钱构成对比庞大，但都邑空间成本会是严沉方面之一，于是充电桩的功率密度就至合仓皇，碳化硅器件是告竣高功率密度的枢纽。碳化硅器件手脚高压，高速，大电流器件，简化了直流桩充电模块电路结构，进取单元功率等第，功率密度明白先进，这为颓唐充电桩的体例资本低重铺平了说路。”
碳化硅虽然本钱高，但其优势是否能抵消成本上的劣势，则要与利用场景相适配。具体而言，在充电桩运用最广的城市集景中，选址日常选在旺盛地段，地租上流，所以对体积有很高恳求。当前赞成快充的电动汽车，充电功率可能到达150kW，近期保时捷推出的电动跑车Taycan更是将速充功率发展到250kW。可思而知，若要组筑一个占有多个速速充电桩的电动汽车充电站，则需求达到百万W级别的功率，与一个小区的用电界限相称。
据陈子颖透露，拣选英飞凌的碳化硅单管，充电模块的功率能够达到30kW以上。采选英飞凌的碳化硅模块，充电模块的功率无妨达到60kW以上。而采选MOSFET/IGBT单管的策画照旧在15-30kW水准。从单管设计的充电模块功率比照中，不难看出在类似功率等第下，采用碳化硅功率器件相比硅基功率器件不妨大幅低浸模块数量。因此，对于都会大功率充电站、充电桩，高成本所带来的小体积，在特定场景或高端产品中是有很大优势的。
但是，须要面对的真相是，如今碳化硅在充电桩中渗出率并不高。以“疾充”利用为主的直流充电桩为例，据CASA测算，电动汽车充电桩中的碳化硅功率器件的匀称渗出率在2018年仅到达10%。
上海瞻芯电子科技有限公司创始人兼总经理张永熙博士以为，此刻主流的充电桩模块，已经于是硅基MOSFET和IGBT为主；而碳化硅二极管现在依然批量出货，在充电桩上的行使依然重要用于大功率高端产品中。但我也呈现：“确信在明天以更高功率密度为须要的充电桩模块中，碳化硅特别是碳化硅MOSFET的利用会越来越多。”
尽管如今来看，充电桩市集中碳化硅功率器件的分泌率并不算太高，但在2019年，随着卑鄙特斯拉等车企开首大量促进碳化硅收拾部署，国内的厂商也将会疾速跟进。以比亚迪为代表的整车厂商开端全方位布局，在充电桩以及整车中将会越来越多采取碳化硅器件。而遵从CASA的预计，由于电动汽车看待充电速度的要求培养，直流充电桩的需要会进一步增长，于是碳化硅在充电桩规模的分泌将疾于整车墟市。
当今碳化硅在充电桩商场中分泌率不高，严重原故归根终究已经在于资本。业内资深里手袁工向《华强电子》记者表现：“在功率器件范畴，电压等第差别器件代价有所不同。在同电压等级下，碳化硅功率器件的代价或者是古板硅器件的1.5倍到2倍之间。”
在平常充电桩中，充电模块举止中心部件，占充电桩总本钱的比例高达50%，其中充电模块的重要本钱在于IGBT。而碳化硅手脚替代产品相通电压等级下成本比较IGBT越过1.5倍乃至2倍，这知说是坐蓐商们难以承受的。
毕竟上，早在19年前，英飞凌便率先公布了碳化硅SBD（肖特基二极管）；2010年，罗姆半导体顺手量产碳化硅MOSFET产品。但时至今日，碳化硅功率器件由于种种原由，代价仍无法着落到无妨宽广运用的程度。
张永熙博士感到，碳化硅功率器件成本高，浸要是由于质料资本上留存不少标题，动手是衬底单晶孳生难。不同于硅资料的生息，将多晶硅熔化后拉单晶不妨做成晶锭。碳化硅则是选拔高温等气相淀积的主见来生长，它没有液体的款式，抵达2700度高温后直接从固态升华成气态，因而材料生长在批量临盆中很贫乏。
另一方面，对待碳化硅MOSFET而言，关格率也是一个离间。尽管是碳化硅龙头企业Cree，在去年一个季度的财报中也特为提到了，其6英寸碳化硅晶圆在上量经历中呈现闭格率低的题目。“要鼎新碳化硅MOSFET良率，除了在芯片建造范畴褂讪工艺局限外，还需求在测验端实现CP尝试、FT尝试、筛选实验等步骤，来发明整体标题以革新制造工艺。”张永熙补充到。
而在低落成本方面，英飞凌也在做相关的加入。据陈子颖介绍，英飞凌收购了位于德累斯顿的创始公司Siltectra，这家初创公司研发了冷切割（ColdSplit）这一立异身手，可高效统治晶体材料，并最大限度落选原料消磨。英飞凌将欺骗冷切割身手切割碳化硅晶圆，使单片晶圆可产出的芯片数量翻倍。
陈子颖坦言：“具体碳化硅器件资本会比硅器件高，然则它还是与90年代初IGBT单管的价钱极端了。碳化硅资料成本比硅高是难以改良，但随着碳化硅举座产业链的本事成熟，碳化硅器件本钱必需会有清楚下落。”
一清二楚，半导体器件中，非论是硅基半导体仍旧化合物半导体，其晶圆衬底尺寸都慢慢往大尺寸偏向起色。方今能够批量出货的碳化硅衬底最大为6英寸，国际上8英寸衬底也正在向量产稳步推进，但主流的仍然4英寸衬底。
看待当前主流的4英寸碳化硅衬底，张永熙感到其优势将会越来越弱：“尽管方今从价值上看，4英寸碳化硅衬底原料本钱不到6英寸的一半，看待少许低端器件如碳化硅二极管等，4英寸另有一定逐鹿力。但随着碳化硅材料进一步成熟，6英寸减价空间极端大。在未来的3到5年内，6英寸将会降到不日4英寸的价钱，这是形势所趋。”
充电桩被纳入新基筑概想后，偶尔间引起了社会各界的剧烈合怀。一方面是电动车企在体贴充电桩如许的底子办事宗旨筑立处境，充电桩企业则在战略利好下商讨更多机遇；另一方面，政府将新能源汽车活动带头消磨的危险界限，而充电桩筑筑则是为人们购买新能源汽车制造出精良环境，因此各地政府也同样体贴充电桩兴办进度。
据国家进展改造委资产发扬司副司长蔡强盛揭发，遏止2019年末，天下充电桩总数已经抵达了122万个，此中大众桩52万个，部分桩70万个。同期数据展现，寰宇新能源汽车保有量为381万辆，车桩比约为3.1比1。即使在快充本事的发展下，新能源汽车充电工夫仍旧越来越短，高车桩比也不再是刚需。但正来由疾充本事的日新月异，导致充电桩的迭代更替也成为了一个毒手的题目。
这次国家电网伸开的新一轮充电桩摆设，计划新增充电桩7.8万个，在装备告终之后将抵达16.6万，越过而今保有量最多的特来电。国家电网手脚“裁判”入场“捣局”，也许不过需要驱策的第一步，随着电动车进一步蚕食古代燃油车份额，对于充电桩的必要一定有增无减。
是以，在充电桩技艺迭代以及数量需求双重利好下，将带头物业链彻底迎来发作。而其中行动快充本事“刚需”的碳化硅功率器件，将来在充电桩中的渗透率络续进步的同时，在这片“蓝海”商场中，是否会引来浩繁新玩家入局，引来行业角逐加剧？陈子颖流露：“半导体是高参加的行业，必要靠范畴效应得回比赛优势，产能欺骗率和成品率等直接感化产品的成本。产品的优势更依赖于产品本领，分娩身手本人。”
确实，在半导体范畴，技艺深刻都是第终身产力。要行家业中站稳脚跟，要有强盛的身手势力赞成企业的角逐力。而在碳化硅产品方面，英飞凌遴选其沟槽栅工夫的碳化硅产品在栅极切实性方面与平面栅有着固有的优势，驱动电路能够对比简明，碳化硅模块可能收场各式电路拓扑，为工程师的改进供给一个吃紧平台。陈子颖揭破，此刻市叙上功率等级最高的交易化充电模块，就是选取英飞凌Easy B封装的碳化硅完结的。
同时，要在碳化硅范畴有所兴办，还必要接续且量大的血本进入。据一位业内子士揭示，一家碳化硅衬底质料厂仅一个月水电费就必要200万。而新入场的玩家纵然没合系打点血本标题，但在上下游能否取得宽裕的附和，产品相比老牌厂商怎么卓越优势，也是难以收拾的。
碳化硅衬底方面，当前高端产品仍以外洋产商如Cree、罗姆等为主，但国内今朝也有天科关达、山东天岳等已经有多年的希望史乘，产品也相对安乐。在器件以及模块方面，国内企业与英飞凌、罗姆等外洋厂商技术差距较大。当前在相对低端的碳化硅二极管方面，国内如泰科天润的产品已有辽阔利用，高端的碳化硅MOSFET虽有小批量坐蓐，但武艺指标仍必要本事追赶。
陈子颖感应：“动作新的快速增加市场，充电桩是电力电子使用一个细分墟市，也是英飞凌不断体贴的市场，英飞凌产品和产能没合系惬心这一新兴市场的需要。不过半导体从晶圆到最后封装试验坐蓐周期比较长，整个生态圈的各个环节，须要晓畅墟市特质和次序，招待市场。”
在面对新基建计策利好，碳化硅在新能源汽车以及充电桩周围拥有强盛商场潜力。对付国内功率器件周围的企业而言，捉住新本事的风向固然急急，但并不等同于快疾扩充产能。比较之下，以墟市逼真须要为导向，深耕细分界限，扶植产品性能更为急急。当企业界限富裕时，统制成本下落，才有时机在速速促进的商场中占领更大角逐力。（订正：Hobby）
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