很多电力系统正在从硅(Si)技术向碳化硅(SiC)技术转变。这将是自20世纪80年代双极半导体向绝缘栅双极晶体管(IGBT)过渡以来，功率半导体行业经历的最大变化。
在这种转型的同时，许多受其影响的行业正在经历一个不寻常的全面变革时期。从汽车工业到太阳能，碳化硅(SiC)的优势不容忽视。在经历巨大变革的同时，各大厂商都在努力将碳化硅(SiC)进一步融入自己的技术。
汽车工业是现代工业发生前所未有变化的典型例子。未来十年，汽车行业将从内燃机转向电气化。
从硅(Si)到碳化硅(SiC)的转变在帮助电动汽车的效率满足消费者需求方面发挥着重要作用，并且还可以遵守政府对气候变化影响的法规。
碳化硅(SiC)解决方案正在“通过爬楼梯”帮助电动汽车，改善快速充电基础设施、驱动逆变器和电源等应用，并促进电信、军事和航空航天应用的进步。
图1。实验室里克里员工的电动汽车机会
随着消费者需求的不断增加和政府法规的加强，特斯拉、福特、大众等汽车制造商宣布，未来十年将在电动汽车领域投资3000多亿美元。
分析师预测，到2030年，纯电动汽车(BEV)的数量将达到汽车总数的15%。因此，未来几年，电动汽车用碳化硅(SiC)部件的市场将呈指数级增长。
电气化如此受重视，制造商再也不能对碳化硅(SiC)的优势视而不见。与传统电动汽车中使用的硅(Si)技术相比，碳化硅(SiC)可以延长电池寿命，改善其性能，缩短充电时间。
因此，许多供应商宣布将与Cree合作开发电动汽车计划。例如，德尔福科技公司正在使用碳化硅(SiC)半导体开发更高效、更小、更轻的逆变器系统，而ZF集团正在开发全电驱动动力系统。ABB集团正在开发和提供各种使用碳化硅的电力系统。效率提高的碳化硅的开关损耗远低于硅基IGBT。此外，碳化硅器件没有内置电压，传导损耗明显较低。因此，碳化硅(SiC)具有更高的功率密度、更轻的重量和更高的工作频率。在最近的一次汽车测试中，与硅(Si)相比，Cree的碳化硅(SiC)技术将逆变器损耗降低了约78%。
在汽车行业，这些效率改进可应用于动力系统解决方案、功率转换器、非车载充电器和车载充电器。与传统的硅基解决方案相比，碳化硅可以将电动汽车的整体效率提高5%至10%。制造商可以利用这一点来提高续航里程或减少使用笨重昂贵的电池。
此外，碳化硅(SiC)还可以降低冷却要求，节省空间，重量也比硅基溶液轻。碳化硅(SiC)也可以支持快速充电器，充电5分钟后可延长电池寿命75英里。
碳化硅(SiC)解决方案成本的不断降低导致其采用率的进一步提高。以一辆汽车为例，我们估计一辆电动汽车使用的碳化硅(SiC)部件的价值在250美元到500美元左右(取决于其功率需求)。
汽车制造商在电池成本、电池和逆变器的体积和重量以及每辆电动汽车的冷却要求方面节省的总成本可高达2000美元。虽然推动硅(Si)向碳化硅(SiC)转变的因素很多，但这是关键。汽车行业之外
汽车行业的需求约占CREE 90亿美元碳化硅(SiC)机会的一半，而太阳能、航空航天、国防和通信基础设施是其他需求的主要驱动力。
根据Canaccord Genuity最近的估计，碳化硅的需求将超过200亿美元
图2。Cree 650V MOSFET碳化硅(SiC)功率器件还可以帮助工业和能源企业最大限度地利用电力和空间。碳化硅(SiC)赋予了高频工业电源和不间断电源更高的效率、更高的功率密度和更轻的重量，SiC带来的好处远远超过其本身的成本。在这些领域，更高的效率意味着更高的利润。
在电力电子领域，碳化硅(SiC)的效率远高于硅(Si)，其功率密度是硅(Si)的三倍，使得高压系统更轻、更小、更高效、更具性价比。这种突出的表现已经到了爆发点，厂商要想在目前的市场上保持竞争力，就不能再视而不见了。半导体的未来
成本是采用碳化硅(SiC)的主要障碍。但是随着产量和经验的不断提高，其成本也在下降。因此，它的制造变得更加高效和精细。更重要的是，客户逐渐意识到碳化硅(SiC)的真正价值在于系统层面的比较，而不是器件层面的比较。
为了满足各行业的需求，碳化硅(SiC)的制造将进一步改善，产量将继续增加，从而其价格将继续下降。以Cree为参照，Cree为满足这些需求进行了大规模的投资，包括在纽约州建立一家采用前沿技术、符合车辆法规标准的工厂，这将使产能比2017年增加30倍以上。
从硅(Si)到碳化硅(SiC)的转变不再是是否会发生、何时发生的问题，我们已经在其中了。充分参与到众多行业的巨大变革中，令人振奋。这些行业的未来永远不会一成不变，我们肯定会继续看到前所未有的变化。而那些能够快速适应这些变化的厂商，一定会收获丰硕的成果。
