碳化硅发展趋势与存在问题（碳化硅应用前景）

在汽车行业的引领下，碳化硅(SiC) 正在成为最苛刻应用的首选材料

当今的工业应用正在永远改变电力的未来。随着更高的功率要求和对效率重要性的重视，来自不同市场的工程师正在寻找答案来满足这些不断增长的需求。答案就在于——碳化硅。

碳化硅：真正独一无二的解决方案

首先，让我们快速了解一下碳化硅到底是什么以及它与传统硅的一些不同之处。关于SiC 的一个有趣的事实是，碳化硅的碳化物成分不是天然存在的物质。事实上，碳化物最初是在陨石碎片中发现的。其独特的性能非常有前途，以至于今天我们合成碳化物用于碳化硅电力产品。

事实上，Wolfspeed 在过去30 多年里一直在完善SiC 的使用。如今，我们确实采用沙子和煤炭，通过复杂的工艺和外延添加，可以生产出能够满足当今现代系统电力需求的碳化硅。

这种碳化硅用于制造芯片、分立肖特基二极管和功率MOSFET，然后用于分立封装和模块。

您可能想知道：为什么要这么麻烦呢？现实情况是，当涉及最苛刻的应用时，Wolfspeed 碳化硅一次又一次优于硅。

通过正确使用Wolfspeed SiC，与现有硅相比，您可以获得令人难以置信的高功率转换能力。您可以提高开关速度并减少损耗和无源元件。 Wolfspeed SiC 还提高了热性能。

然而，如果没有具体的统计数据支持，所有这些说法都是毫无意义的。如果实施得当，Wolfspeed SiC 可以将转换器或逆变器中的系统级损耗降低多达50% 至80%。此外，Wolfspeed SiC 可以帮助减小尺寸或将功率密度提高3 倍至4 倍。整体系统效率可提高几个百分点，从而减少整体系统损失。这就是为什么SiC 是硅的颠覆性技术。

汽车市场加速Wolfspeed SiC 的采用

虽然许多垂直行业已经注意到SiC 独特的性能优势，但变革的最大推动力之一是汽车行业。去年，汽车原始设备制造商在汽车电气化方面的投资超过350 亿美元。对于电动汽车，碳化硅是首选材料。为什么？因为汽车应用不仅需要最高水平的性能，还需要质量、供应链的稳定性和可靠性。为此，Wolfspeed 提供一系列符合AEC-Q10 标准的SiC 电源产品，用于汽车应用。

但为什么汽车行业如此热衷于从传统硅转向碳化硅呢？这是一个简单的美元和美分问题。电池一次又一次成为电动汽车中最昂贵的部件。高盛在最近的一份报告中表示，通过采用SiC，电池成本可以降低300 至600 美元。

这些令人难以置信的节省是通过优化传动系统实现的。如果您观察城市和高速公路的综合驾驶循环，原始设备制造商(OEM) 已证明，通过采用SiC，他们可以将电动汽车逆变器的损耗降低高达80%。这意味着您可以使用相同的电池尺寸和成本获得更长的续航里程。相反，您还可以减少电池的尺寸和成本。因此，从定价角度来看，将SiC 引入传动系统所带来的微小附加值远远超过了性能节省。

此外，当您减少损失时，您还可以减轻汽车冷却系统的一些负载。据高盛称，每辆车可节省500 至1,000 美元。

电动汽车电池只是受益于碳化硅功能的汽车领域之一。另一个巨大的增长领域是非车载充电，特别是快速充电DC-DC 站。当配备碳化硅时，这些快速充电站更加节能，尺寸和成本更小，并且更可靠。

事实上，碳化硅已被证明可以在电动汽车快速充电应用中将整体系统损耗降低30%。此外，SiC可以大大提高功率密度，因此快速充电站更小、更快、更好。

Wolfspeed SiC：为太阳能未来提供动力

碳化硅的另一个重要增长领域是太阳能和储能。虽然这一直是碳化硅多年来最受欢迎的应用，但由Wolfspeed 领导的碳化硅的最新进展以及对替代能源的日益重视进一步刺激了这个市场（双关语）。

那么为什么Wolfspeed SiC 成为太阳能应用的最爱呢？举一个现实生活中的例子：如果您有一个50 或60kW 逆变器，并用升压转换器替换Wolfspeed SiC 技术，与硅相比，您可以将开关频率提高2 倍到3 倍。这反过来又显着减少了磁性组件，节省了大量空间并显着降低了成本。

Wolf Speed碳化硅满足当今IT系统的需求

在企业IT 行业中，现代数据中心对服务器的需求不断增加，服务器不仅要具有令人难以置信的高性能，而且还要节能。能源之星效率法规不断发展，如今，钛能源之星标准仅要求比传统硅更高的效率。

碳化硅在工业应用中的机会持续增长

从电机驱动到太阳能逆变器，从工业设备到制造设备甚至机器人，所有这些系统都共享一个共同的主电源路径。一般来说，在几乎所有这些系统中，该电源都来自辅助电源。 —— SiC 可以帮助提高这些系统的效率、可靠性和性能。

事实上，SiC 不仅可以提高效率并降低许多工业应用的冷却要求，还可以通过减少无源元件和实现更简单的设计（例如反激式转换器而不是其他更复杂的设计）来帮助简化设计。不牺牲性能。

审稿编辑：郭婷