IDTechEx曾通过市场调查预测, 到 2023 年,SiC 逆变器占据 BEV 市场的 28%。GaN HEMT 是一种新兴技术,可能会成为电动汽车市场的下一个主要颠覆者。它们具有关键的效率优势,但在采用方面面临着重大挑战,例如其最终的功率处理能力。SiC MOSFET 和 GaN HEMT 之间存在相当大的重叠,两者都将在汽车功率半导体市场占有一席之地。
SiC以其卓越的热导性、高击穿电压和低导通电阻等特性,在电动汽车的电力电子器件中占据了重要地位。SiC器件的高功率密度和效率,使得电动汽车能够以更高的性能运行,同时延长电池寿命。特斯拉Model 3的成功应用SiC MOSFET,标志着SiC技术在电动汽车领域的商业化突破。随着技术的不断进步,SiC在电动汽车逆变器、车载充电器(OBC)和DC-DC转换器中的应用预计将进一步增加,特别是在800V高电压平台的电动汽车中。
GaN以其超快的开关速度、高效率和小巧的尺寸,在电动汽车的高频率应用中展现出独特的优势。GaN器件不仅适用于无线充电、激光雷达(LiDAR)和音频放大器等应用,还能在车载充电器(OBC)中实现更快的充电速度和更高的功率密度,从而减小OBC的尺寸和重量。此外,GaN技术在牵引逆变器中的应用有助于提高车辆的整体性能和续航里程,同时降低系统成本。随着GaN技术的成熟,其在电动汽车领域的应用正在逐步扩展,与SiC形成竞争的高性能应用。
图:SiC和GaN在电动汽车的新兴应用和未来趋势
预计未来几年内,SiC和GaN将在电动汽车领域发挥更加关键的作用。随着电动汽车行业对更高效率和更长续航里程的追求,这两种材料的应用将会不断增加。集成GaN功率IC的发展将推动电动汽车电源系统的小型化、轻量化和高效率化。同时,高压平台的电动汽车预计将为SiC和GaN功率器件带来新的增长机会。
此外,随着技术的成熟和成本效益的提高,SiC和GaN有望在电动汽车的更广泛应用中取代传统的硅基半导体。这不仅将推动电动汽车性能的进一步提升,也将加速电动汽车的普及,为减少道路部门的二氧化碳排放做出贡献。
SiC和GaN作为电动汽车未来的关键半导体材料,它们的应用和发展将深刻影响电动汽车行业的技术进步和市场格局。
IDTechEx 预测,到 2035 年,SiC MOSFET 的市场份额将远远超过 50%,同时汽车功率半导体市场也将大幅增长。SiC MOSFET 为电动汽车市场面临的许多问题提供了解决方案:续航里程焦虑、快速充电、可持续性以及 800V 架构的兴起。
同时,IDTechEx也对GaN做出预测,表示GaN将在5年内进入电动汽车电力电子市场。进入市场的方式因组件而异:早期是车载充电器、DC-DC 转换器,后期是牵引逆变器。