电子感冒友网报导（文/梁浩斌）氧化铝在新能源领域的应用近些年来进展神速，自今年开始，多家车企的新车型在主驱逆变器或是在OBC上都采用了氧化铝元件，例如蔚来ET5/7、SMART精灵、小鹏G9、比亚迪海豹、路特斯等。明年则愈加普遍，包括极氪009/X、小鹏G6，凌志RZ、现代IONIQ6等等，还有更多车企早已官宣在未来的车型中采用SiC技术。
作为新能源车辆的重要配套设施，近些年来充电桩也在国家新政以及新能源车辆快充需求促使下持续发展，大功率充电桩逐渐开始铺开。
SiC相比传统硅基功率半导体，在大功率、高电流的应用场景中具有很大的优势，因而充电桩仍然以来都是SiC行业的重要目标市场之一。现在在新能源车辆上风生水起的SiC元件，在充电桩市场的表现又怎样？
充电模块功率密度需求驱动，SiC晶闸管率先上桩
为了解决电动车辆补能痛点，大功率快充是大部份车企选择的路线，在800V平台的应用下，充电功率可以轻松超过200kW，而一些车型通过采用更高充电倍率的电瓶包，快充功率可以超过400kW。
于是，往年的120kW、180kW等尺寸的充电桩功率已然未能满足目前新能源车辆的需求，400kW以上的大功率充电桩，是目前行业的重要发展方向。
不过对于SiC的应用，威兆半导体产品经理陈银觉得，因为技术上的一些难点，短期来看200kW内的充电桩SiC应用会相比400kW充电桩增长更快。
“400KW超大功率充电桩，是一个重要的产品发展方向。相信400KW会有厂商不断加入进来，但短时间内产生不了较大的市场规模，更多的是企业一个先进的技术研制实力和产品的展示。反倒200KW以内的充电桩SIC的应用会越来越多，这主要基于效率和功率密度的提高需求考虑。”
据陈银介绍，400kW超大功率充电桩本身有一定的技术难度，比如怎么提升桩的功率密度、内部散热怎样处理、如何平衡充电厂的波峰波谷等等一系列问题，与现今市面上快充桩不论是电路拓扑、热管理方法、功率元件的需求都有十分大的区别，并不是简单的功率提高；同时对车身上的充电管理和动力电板等部件而言，也须要专门的设计来匹配如此大的充电功率，这对成本和可靠性、寿命都带来特别大的挑战。
提到SiC在充电桩上的应用情况，森国科总总监杨承晋在接受电子感冒友网专访时表示，现阶段SiC晶闸管的需求量较大，而使用SiC+SiC晶闸管的“全氧化铝”充电桩方案也有在设计中。
“从去年的情况来看，随着SiC晶闸管的降本，SiC在充电桩产品上的应用渗透速率是推动了的。非常是在1200V等级下，SiC晶闸管的性价比早已追赶上同样是1200V的硅基晶闸管。”
据杨承晋介绍，硅基晶闸管与SiC晶闸管在650V尺寸下价位差别可能还比较大，而且目前大功率充电桩普遍采用高压小电压方案，电流达到800V甚至1000V。所以在充电桩中要提升耐压的话，须要用到2颗650V硅基晶闸管串联，但若果用SiC三极管，可以只须要一颗1200V的产品，性价比相对较高。
目前SiC在充电桩上应用不多，不过杨承晋也提及公司的SiC产品仍处于供不应求的阶段。
虽然SiC是有宽广的应用前景，但现阶段的市场上，新能源车辆中的主流功率元件仍然是硅基的产品，充电桩同样这么。
对于在充电桩中的应用，陈银表示，充电桩行业都是比较标准的模块化设计和产品，目前主流的单模块功率有15KW、20KW、30KW、40KW等，主流还是IGBT+SJMOS方案，使用SiC元件还是比较少，仅有小部分厂商在检波部份用到SiC晶闸管。
陈银预计，当充电桩模块功率再往上提升50KW、60KW，同时对效率有更高要求时，SiC元件会有更大应用空间。他还透漏，目前公司早已有顾客在新开发的充电桩模块上应用SiCMOS。
充电桩市场成本压力大，冀望方案升级优化
在GaN导出手机充电器的早期，因为GaN元件的高频特点，充电器的方案都与过往不同，在早期设计阶段还是通过上下游的紧密合作才逐渐解决方案设计中出现的一些问题。同为第三代半导体的SiC，在充电桩中的使用似乎也会碰到类似问题。
陈银强调，以目前主流充电桩方案看，要使用SiCMOS元件，方案设计变动会比较大，像平台电流、辅助电源、电气安全、保护策略、控制方法等都要做相应的变动。同时充电桩方案主功率回路频度十分高，且采用单管多颗并联，对SiC元件的高频响应、动态耗损、门极可靠性、参数一致性等都有比较高的要求。
其实，方案设计上的变化，带来的可能是早期研制投入降低，造成整体方案成本较高。所以在被问到SiC元件在充电桩市场推广中遇见的困局时，陈银表示主要是在目前主流成熟的充电桩模块方案上使用SiCMOS元件带来的性能提高不足以覆盖掉成本提高的恶果。
另外，市场竞争也给SiC大规模步入充电桩带来了阻力。“近几年充电桩市场大幅地下降，行业内厂商在急剧扩大产能借助成熟的产品来占领更多的市场份额；同时作为新能源车辆行业，充电桩也有更多的新玩家步入该市场领域，市场容量虽越来越大，但成品价钱仍然在持续低迷，目前价位可能不足以前的三成了，可见行业成本压力之大。”
杨承晋也持有类似的观点，他表示，SiC功率元件自身特点足以满足充电桩应用的品质需求，目前在推广阶段最大的挑战在于充电桩行业本身竞争较为激烈，当企业的收益率不达标时，相应的对上游厂商能够提供更好的成本结构的产品就有了更高的要求，这也是行业属性所决定的。因而，囿于氧化铝功率元件的成本现况功率串联和并联的算法，让SiC的应用目前还只局限于一些高档充电桩产品中。作为国产氧化铝功率元件的供应商来说，森国科总总监杨承晋也提出一些降本的想法，一方面是当市场需求体量越来越大时，通过规模效应去增加成本；另一方面是针对供应商来说，在元件结构设计上创新来寻求更多改善空间，例如简化电路拓扑、缩小容积等。
对于未来SiC在充电桩上的应用，陈银也表示目前还是展望后续充电桩模块产品的升级和技术迭代，让方案对SiCMOS元件愈发友好，其性能优势愈发显著，整体方案成本可控。
新能源推动高压产品需求，国外厂商加速布局
近些年来，新能源领域包括车辆、光伏等行业的爆发，让功率元件需求骤降，IGBT、SiC等都在市场上出现过供应短缺的问题，这对于功率元件厂商而言，也为她们带来了业务上的一些变化。
例如陈银提及，若干年前公司销售产品中，中低压MOS抢占绝对份额。但经过这几年光储充、汽车行业的爆发性下降，推动了公司高压产品包括IGBT、超结MOS、SiCMOS销售额的快速下降，促使公司的收入结构配置愈发均衡。
据了解功率串联和并联的算法，在新能源的需求推动下，森国课目前主要布局了两大业务，分别是功率元件、功率模块以及功率驱动芯片，追求全品类的功率元件及模块的供应能力。在主营的SiC晶闸管、SiCMOS、碳化硅模块业务上持续精耕的同时，森国科也早已布局了超结MOS、IGBT等市场短缺的重要产品线。
在SiC晶闸管方面，今年森国科快速覆盖了近100+机型，并持续探求创新技术。目前推出了第五代MPS（刻蚀的混和型PN结势垒肖特基晶闸管）产品，刻蚀工艺做到全球最薄的110μm，而目前市面上大部份的产品在175μm的水平。对于SiC晶闸管来说，晶片减到越薄，元件性能越好，效率越高，相应的散热也更容易。
杨承晋还透漏，森国科去年将会推出1200VIGBT产品，超结MOS则从650V开始切进市场；在SiCMOS方面，森国科去年的目标是将平面型SiCMOS产品系列化，并预计最快2025年将推出沟槽型SiCMOS产品。
据陈银介绍，威兆半导体在充电桩方案中常用的超结MOS和IGBT都有布局，包括Ω、Ω、Ω等尺寸的超结MOS，性能参数接近美国同类最新产品，其寄生晶闸管都具有超快的恢复特点；元件采用多层外延工艺，具有特别好的可靠性和寿命，适宜工业车辆领域的应用。IGBT尺寸有、、，都是高频产品，采用最新的沟槽栅场截至工艺，具有动态耗损小、饱和压增加、抗冲击能力强等特性。
对于SiC元件未来注重的应用领域，陈银表示，威兆半导体将重点发展新能源行业和工业电源行业，例如新能源车辆、光伏发电、风能发电、UPS、通信电源等等应用。
最后，提到国外SiC晶闸管市场的内卷现象，杨承晋觉得这不是一件坏事，半导体产业与其他行业一样，在行业发展过程中还会经历一轮“内卷”，淘汰一部份玩家，而才能活出来的，一定是在供应链、研发、市场上具备三位一体能力的玩家。
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关于森国科
上海市森国科科技股份有限公司是一家专业从事功率元件、模块，功率IC的高新科技企业。功率元件主要包括氧化铝晶闸管、碳化硅、IGBT，功率芯片主要包括功率元件驱动芯片、无刷马达驱动芯片两大类。公司总部在北京市南山区，在上海、成都、苏州设有研制及营运中心。公司研制人员占比超过70%，研究生以上学历占比50%，来自台积电、海思、比亚迪微电子、罗姆、华润上华等机构，涵盖复旦学院、电子科技学院、西安电子科技学院、西北工业学院等微电子专业著名高校。
森国科氧化铝产品线为650V和1200V氧化铝晶闸管、碳化硅、SiC晶闸管模块、SiC模块，该产品系列广泛应用于新能源车辆、光伏逆变器、充电桩电源模块、矿机电源、通信设备电源、5G微基站电源、服务器电源、工业电源、快充电源、轨道交通电源等。森国科氧化铝产品采用6寸车规级晶片，具有高耐温，高频，高效，高压特点，已逐步步入国外车辆三电、主流大功率电源、光风储逆变器、充电桩电源模块等上市公司供应链。
森国科功率IC采用先进的高压特色工艺，包括功率管及模块的驱动、BLDC及FOC马达的驱动。经过5年的发展，该产品线的团队在BCD工艺，UHV工艺、数模混和、电机驱动算法方面有深厚的积累。功率元件驱动芯片，早已大规模量产中低压系列，正式推出高压系列。在马达驱动芯片方面，早已推出三相BLDC散热吊扇马达系列，正式推出单相BLDC马达驱动系列。
森国科在中金资本、北汽产投、蓝思科技、凌霄股份、中科海创等股东的推动下，以低成本创新为己任，努力为顾客提供高性价比的红色“芯”动力，成为全球领先的功率半导体公司！
