绿色能源转型加速，英飞凌探讨SiC和GaN如何助力低碳化、数字化可持续发展

伴随新能源多应用市场的蓬勃发展，第三代半导体技术对新质生产力的支撑作用日益增强。以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体已成为绿色能源产业发展的重要推动力，帮助实现更高的功效、更小的尺寸、更轻的重量、以及更低的总成本。Yole数据显示，2026年GaN市场规模预计可达6.72亿美元；2027年全球SiC功率半导体市场规模有望突破60亿美元，巨大的市场将第三代半导体推至全球战略竞争新的制高点，也成为各地区的重点扶持行业。

作为全球功率系统领域的半导体领导者，英飞凌在第三代半导体如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）领域持续布局，通过技术创新、产能扩张及市场应用拓展，为光储、智能家居、新能源汽车等低碳化趋势下的关键行业提供了高性能的功率半导体解决方案，推动了行业的绿色转型和可持续发展。

在近期召开的2024慕尼黑上海电子展上，英飞凌首次举办“2024英飞凌宽禁带论坛”，聚焦于第三代半导体新材料、新应用的最新发展成果，与行业伙伴共同探讨宽禁带领域的应用与发展，携手推动低碳化和数字化的发展进程。论坛从市场趋势、应用方案、技术创新等多个维度为与会者呈现了精彩的宽禁带半导体知识盛宴。市场趋势上，深入剖析了新能源汽车、光伏、储能、服务器电源等关键领域对宽禁带半导体需求的快速增长，同时，随着技术的不断成熟和成本的逐步下降，宽禁带半导体将迎来更加广阔的发展空间。

英飞凌科技全球高级副总裁及大中华区总裁、英飞凌科技消费、计算与通讯业务大中华区负责人潘大伟在致辞中表示，半导体解决方案是实现气候目标的关键，宽禁带半导体能显著提升能源效率，推动实现低碳转型。在当前绿色低碳化的大背景下，以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带半导体作为新材料和新技术已开始广泛应用于新能源、电动汽车、储能、快充等多个领域。作为行业领导者，英飞凌凭借持续的技术革新与市场布局，在宽禁带半导体领域发挥着引领作用，致力于满足经济社会发展对于更高能效、更环保的半导体产品的需求。

Yole Group化合物半导体资深分析师邱柏顺从行业分析的角度向与会者分享了全球碳化硅与氮化镓市场最新发展趋势及展望。他指出，随着电气化的深入、绿色能源使用比例的上升，以及对节能高效器件的需求增长，特别是在光伏和风电领域，对高效率、高功率密度器件的需求日益增长。碳化硅与氮化镓预计将在未来几年内实现显著的市场扩张。

邱柏顺表示，根据Yole的预测，到2029年，宽禁带半导体（WBG）将占全球电力电子市场的近33%，SiC和GaN的市场容量预计将分别达到100亿美元和22亿美元。这一增长得益于消费电子、数据中心和新能源汽车等领域对GaN技术的强劲需求。

其中SiC技术在电动车（EV）主驱逆变器中的应用日益增多，随着电气架构向800V发展，耐高压SiC功率元件预计将成为标配。例如，特斯拉Model 3/Model Y和比亚迪的高端车型“汉”已经采用了SiC MOSFET模块，显著提升了车辆的续航里程和性能。预计到2023年，比亚迪将在其电动车中全面采用SiC器件，进一步提升整车性能。中国新能源汽车市场的快速发展为SiC器件的应用提供了巨大的市场空间。中国新能源汽车的车桩比比较高，为2.5:1，远高于欧美市场，这推动了上游半导体行业的快速发展。与此同时，SiC技术正在从6英寸晶圆向8英寸晶圆发展，预计2024年下半年至2026年期间，多家国际大厂将实现8英寸晶圆的量产。

而GaN市场预计将从消费电子扩展至高功率应用领域，如数据中心、光伏逆变器、通信电源和新能源汽车等。GaN功率器件在车载充电器和车载激光雷达市场具有扩展潜力，预示着未来在汽车领域的广泛应用。

英飞凌科技副总裁、英飞凌科技消费、计算与通讯业务大中华区市场营销负责人刘伟和英飞凌科技副总裁、英飞凌科技工业与基础设施业务大中华区市场营销负责人沈璐分别从市场角度阐述了英飞凌在氮化镓和碳化硅领域的领先优势。基于在SiC领域的丰厚积累，英飞凌拥有40多年对SiC工艺制程、封装和失效机理的理解，全球最大的8英寸碳化硅功率晶圆厂以及业界最广泛的SiC产品组合、应用市场、客户群覆盖。尤其是推出的新一代CoolSiCTM MOSFET Gen2技术，与上一代产品相比，将MOSFET的主要性能指标（如能量和电荷储量）提高了20%，显著提升整体能效。在GaN方面，自去年10月完成收购氮化镓系统公司（GaN Systems），目前英飞凌的氮化镓产品组合包括高压和中压的BDS、感测、驱动和控制系列，可广泛应用于AI服务器、车载充电器（OBC）、光伏、电机控制、充电器和适配器等。如在AI服务器领域，基于AI系统对更高功率的需求，进一步增加了半导体的使用量。

在技术市场方面，英飞凌科技副总裁、英飞凌科技消费、计算与通讯业务大中华区技术市场负责人陈志豪和英飞凌科技高级技术总监、英飞凌科技工业与基础设施业务大中华区技术市场负责人陈立烽则从技术应用的角度介绍了英飞凌宽禁带产品如何助力能源效率提升。如Si 、SiC 和GaN三种半导体材料器件的技术特性对比，指出虽然硅超级结在低开关频率中占优，但SiC和GaN终将主导新型拓扑结构和高频应用；结合CoolSiC™和CoolGaN™的技术特性及优势，分别在不同领域的典型应用案例，如在公共电源转换（PCS）系统中采用SiC模块，可实现>99%的效率，CoolGaN™双向开关在微型逆变器中的应用等。

此外，华中科技大学教授、博导彭晗也在论坛中综合介绍了宽禁带功率器件的应用机遇与挑战。总结来说，宽禁带功率器件已成为电力电子装备的主流器件，推动变换器向着高频、高压、高效等方向发展。为了进一步深化宽禁带功率器件的发展，提出与功率器件特性和工况特性高度适配的驱动和控制策略，是宽禁带功率器件规模化可靠应用的关键。