应用场景不断扩充 国产碳化硅大规模“上车”可期

碳化硅的性能优势

高导热性
   碳化硅（SiC）的热导率是硅（Si）的3倍以上。在汽车应用场景中，例如功率模块，高导热性意味着更好的散热性能。传统硅基功率模块在高功率运行时会产生大量热量，如果散热不及时，会导致模块性能下降甚至损坏。而碳化硅功率模块能够更有效地将热量散发出去，从而保证其在高温环境下仍能稳定工作。
高击穿电场强度
   SiC的击穿电场强度是Si的10倍左右。这使得碳化硅器件能够承受更高的电压。在电动汽车的电机驱动系统和充电系统中，高电压是提高功率密度和充电速度的关键。碳化硅功率器件可以在更高的电压下工作，从而减少电路中的电流，降低电路损耗，提高能源转换效率。
高电子饱和漂移速度
   碳化硅的电子饱和漂移速度比硅快，这有助于提高碳化硅器件的开关速度。快速的开关速度可以减少功率器件在开关过程中的能量损耗，对于电动汽车的逆变器等设备来说，可以提高电能转换效率，减少电池电量的浪费，延长车辆的续航里程。

低导通电阻
   在相同的芯片面积下，碳化硅功率器件的导通电阻比硅基器件低。这意味着在导通状态下，碳化硅器件的功率损耗更小。在汽车的电子控制系统中，使用碳化硅器件可以降低整个系统的能耗，提高车辆的动力性能。

国产碳化硅在汽车领域的应用场景扩充

主驱逆变器
   主驱逆变器是电动汽车的核心部件之一，它的作用是将电池的直流电转换为交流电来驱动电机。传统的硅基功率模块在高功率运行时存在较大的能量损耗。国产碳化硅功率模块凭借其低损耗、高开关频率等优势，逐渐被应用于主驱逆变器。例如，比亚迪的部分电动汽车已经开始采用自主研发的碳化硅功率模块，提高了车辆的动力性能和续航能力。
   采用碳化硅功率模块的主驱逆变器能够提高电机的驱动效率，使车辆在加速、爬坡等工况下能够更有效地利用电池能量。同时，由于碳化硅器件的高可靠性，也提高了整个驱动系统的稳定性。
车载充电机（OBC）
   随着电动汽车对充电速度的要求越来越高，车载充电机的性能提升至关重要。国产碳化硅器件的应用能够使OBC实现更高的功率转换效率和更小的体积。例如，碳化硅器件可以支持更高的开关频率，从而减少磁性元件（如电感、变压器）的体积和重量。
   在快充模式下，碳化硅车载充电机能够更好地适应高电压、大电流的充电需求，将交流电快速、高效地转换为直流电为电池充电。一些国产电动汽车品牌正在积极研发和采用碳化硅基的OBC，以提升车辆的充电体验。
DC DC转换器
   DC DC转换器用于调节电动汽车不同电压等级的直流电源之间的转换，如将高压电池组的电压转换为适合低压车载电器（如灯光、娱乐系统等）使用的电压。国产碳化硅器件的应用可以提高DC DC转换器的效率，减少能量在转换过程中的损失。
   由于碳化硅的高性能，DC DC转换器能够在更宽的输入电压和负载范围内保持高效率工作，并且可以实现更高的功率密度，有助于缩小DC DC转换器的体积，节省车内空间。

国产碳化硅大规模“上车”的前景与挑战

前景
   政策支持：国家对于新能源汽车产业的大力扶持，包括对关键零部件研发和生产的支持政策，为国产碳化硅在汽车领域的发展提供了良好的政策环境。例如，政府对新能源汽车技术创新项目的补贴，鼓励企业加大对碳化硅等先进材料和器件的研发投入。
   成本降低趋势：随着国产碳化硅产业的不断发展，生产规模的扩大和技术的进步将逐渐降低碳化硅器件的成本。目前，碳化硅器件的成本相对较高，这是限制其大规模应用的一个因素。但是，通过提高生产效率、优化工艺等措施，国产碳化硅有望在未来实现成本的大幅下降，从而提高其在汽车市场的竞争力。
   国内市场需求增长：中国是全球最大的电动汽车市场，电动汽车销量的持续增长将为国产碳化硅提供广阔的市场空间。汽车制造商为了提高产品性能、满足消费者对续航里程和充电速度的要求，对碳化硅等高性能器件的需求将不断增加。
挑战
   技术研发瓶颈：虽然国产碳化硅取得了一定的进展，但在一些关键技术方面仍面临挑战。例如，高质量碳化硅衬底的制备技术还需要进一步提高。衬底的质量直接影响到碳化硅器件的性能，目前国内在大尺寸、低缺陷密度的碳化硅衬底制备上与国际先进水平还有差距。
   可靠性验证：汽车应用对零部件的可靠性要求极高。碳化硅器件需要经过严格的可靠性验证，包括高温、高湿度、振动等各种复杂环境下的测试。国产碳化硅器件在可靠性验证方面还需要投入更多的资源，以确保其在汽车长期运行中的稳定性。
   产业链协同不足：碳化硅产业涉及到衬底材料、外延生长、芯片制造、封装测试等多个环节。目前国内碳化硅产业链各环节之间的协同还不够完善，存在信息不对称、标准不统一等问题。这可能会影响到国产碳化硅的整体发展速度和产品质量，需要加强产业链上下游企业之间的合作与协同发展。