题记

电动汽车销量打破新纪录，预计强劲的增长势头将会持续到 2025 年。中国/美国和欧洲三个市场主导了全球销售。中国再次成为领跑者，占全球电动汽车销量的60%左右。目前，全球道路上超过一半的电动汽车在中国，中国已经超过了制定的2025年的新能源汽车销售目标。主要汽车市场的市场趋势和政策努力支持了电动汽车销售的光明前景。根据国际能源署（IEA）的既定政策情景（STEPS），基于现有政策和公司目标的全球电动汽车销售份额前景已从之前的不到25%上升到2030年的35%。

随着支出和竞争的增加，越来越多的更实惠的电动汽车车型进入市场；电动汽车生态系统受到碳化硅（SiC）电力电子器件的强烈影响。汽车电气化是一个仍然存在许多汽车制造商关注的技术挑战的领域。面向可持续未来的动力总成系统和高压技术系统的电子设计师和工程师对实现更大的电动汽车续航里程、降低设计复杂性和外部组件成本感兴趣。通过降低复杂性和设计成本来最大限度地提高电动汽车的自主性是现代汽车愿景的主要目标。电动汽车生态系统深受碳化硅（SiC）电力电子器件的影响，这使得系统能够获得多种性能优势。

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碳化硅（SiC）市场应用动态

碳化硅（SiC）的市场信息

2022年全球碳化硅市场价值23.3亿美元。到 2029 年预计将达到104亿美元，整个预测期间（2023-2029 年）的复合年增长率为 23.9%。

碳化硅 (SiC) 是一种由硅和碳原子组成的化合物，以其优异的性能而闻名，例如高导热性、强度以及耐腐蚀和耐磨性。由于其比传统材料优越的性能，它在各个行业得到了广泛的应用。

近年来，在各行业对高性能材料需求不断增长的推动下，全球碳化硅(SiC)市场出现了显著地增长。该市场的特点是生产和销售各种形式的碳化硅，例如颗粒、粉末和晶片。碳化硅的独特性能使其非常适合需要高导热性、强度和耐恶劣环境的应用。

根据市场研究，2023年全球碳化硅市场价值为23.3亿美元，预计到2028年将达到104亿美元，预测期内复合年增长率为23.9%。从地域上看，亚太地区在碳化硅市场上占据主导地位，因为该地区拥有大量制造商以及汽车、电子和能源等行业不断增长的需求。在电力电子和电动汽车进步的推动下，北美和欧洲也对市场做出了重大贡献。

预计未来几年碳化硅市场将持续增长。对节能解决方案的需求不断增长、电力电子技术的进步以及电动汽车的日益普及预计将推动市场增长。此外，持续进行的专注于增强碳化硅 (SiC)制造工艺和提高材料质量的研发活动可能会为市场扩张带来新的机会。

关键市场信息：

尽管碳化硅(SiC)功率器件市场在过去五年中一直在稳步增长，但预测表明从 2024 年开始将大幅上升。领先的设备供应商已经应对了碳化硅制造的基本挑战，也就是说，在工艺细节方面仍有很大的改进空间，IDM和晶圆代工厂将继续与供应商合作来改善碳化硅(SiC)功率器件的交付能力。
全球碳化硅（SiC）市场在不同地区表现出不同的动态。目前，亚太地区在 SiC 市场中占有最重要的地位，因为中国、日本和韩国等国家拥有大量的 SiC 生产商。这些制造商满足了汽车、技术和能源等领域对 SiC 日益增长的需求。
在不久的将来，亚太地区预计将继续引领 SiC 市场。该地区强大的市场地位归功于电力电子、电动汽车和可再生能源系统的持续发展。促进可持续交通和减少碳排放的政府法规进一步刺激了对碳化硅的需求。此外，中国和印度等国家对研发活动和基础设施发展计划的投资不断增加，预计将推动市场向前发展。

碳化硅（SiC）对汽车工业的影响

Si、SiC和GaN的品质因数

汽车行业正在经历技术变革阶段。事实上，从内燃机（ICE）汽车到电动汽车的演变正在迅速蔓延。与此同时，牵引逆变器系统和功率转换半导体市场的创新有助于克服更广泛使用的关键障碍。在世界各地减少二氧化碳排放法规的推动下，电动汽车将在 2030 年得到广泛采用。因此，牵引逆变器等高压应用的设计人员如今面临着优化系统效率和可靠性的各种挑战在一个狭小的空间里。汽车设计研究表明使用 SiC EV 牵引逆变器参考设计可以进一步减少组件并加快高效系统的汽车原型设计。

如今，汽车制造商可以构建可靠的基于 SiC 的牵引逆变器和绝缘栅双极晶体管 (IGBT)，并具有先进的 SiC 监控、保护和诊断功能以实现安全功能。最新一代高度集成的 SiC 栅极驱动器可以最大限度地提高电动汽车的自主性。为了实现提高电动汽车自主性的目标，还需要设计更高效的牵引逆变器。汽车工程师必须设计更安全、更高效的牵引逆变器，以将电动汽车的行驶里程每年增加数千公里。 SiC 栅极驱动器凭借其特性，使设计人员能够提高功率密度、降低系统设计复杂性和外部组件数量、降低成本、实现功能安全和整体性能方面的战略目标、最大限度地提高自主性并设计越来越高效的牵引逆变器。

借助 SiC 栅极驱动器，您可以在消耗更少功耗的同时完成更多任务。这使得它们成为适合多个市场的理想设备，尤其是当今汽车市场的需求，并在各种应用中具有优势。新型 SiC 栅极驱动器在提高功率密度、性能和安全性方面具有出色的特性。

高效的功率转换取决于系统中使用的功率半导体器件。由于功率器件技术的改进，高功率应用变得更加高效且尺寸更小。这些器件包括 IGBT 和 SiC MOSFET，它们具有高额定电压、高额定电流以及低传导和开关损耗，非常适合高功率应用。电压高于 400 V 的应用要求器件额定电压高于 650 V，以便为安全操作提供足够多的余量空间。工业电机驱动、电动汽车和混合动力汽车、牵引逆变器和可再生能源太阳能逆变器等应用的功率水平从几千瓦到兆瓦甚至更高。

SiC MOSFET 和 IGBT 的应用具有非常相似的功率水平；然而，它们随着频率的增加而变化。 SiC MOSFET 在功率因子校正电源、太阳能逆变器、电动汽车和混合动力汽车、电动汽车牵引逆变器、电机驱动和铁路中变得越来越常见。另一方面，IGBT 在电机驱动、不间断电源、3 kW 以下的串式和中央太阳能逆变器以及电动汽车/混合动力汽车牵引逆变器中更为常见。

与硅 MOSFET 和 IGBT 相比，SiC MOSFET 还具有多项系统优势。首先，硅MOSFET和IGBT在功率转换器中的应用由来已久。然而，SiC MOSFET 作为一项新技术出现，由于其固有的材料特性，显示出超越其他器件的重要优势。事实上，宽带隙（WBG）材料具有非常有趣的特性。 SiC 的材料特性直接转化为相对于使用 Si 器件的系统的系统级优势。 SiC器件的主要优点包括减小尺寸、成本和重量。因此，SiC MOSFET 越来越多地取代硅功率器件。

SiC在汽车电力电子系统中的重要性

ST 生产的 SiC 晶圆尺寸随时间的演进

Si MOSFET、Si IGBT 和 SiC MOSFET 用于功率应用，但在功率水平、驱动方法和工作模式方面有所不同。功率 IGBT 和 MOSFET 在栅极处采用电压驱动，因为 IGBT 内部是驱动双极结型晶体管的 MOSFET。由于 IGBT 的双极特性，它们能够以低饱和电压承载大量电流，从而实现低传导损耗。

MOSFET 还具有较低的传导损耗，但取决于器件的漏源导通电阻 (RDS(on))。硅 MOSFET 承载的电流比 IGBT 少，因此 IGBT 一般用于高功率应用。 MOSFET 用于高效率至关重要的高频应用。

对于SiC MOSFET，我们可以说它们在器件类型上与Si MOSFET相似。然而，SiC 是一种 WBG 材料，其特性使这些器件能够在与 IGBT 相同的高功率水平下运行，同时仍然能够实现高频开关。这些特性转化为重要的优势，包括更高的功率密度、更高的效率和更低的散热要求。随着功率水平的增加（例如，在驱动电动汽车电机的牵引逆变器中），由于高极限工作温度和允许的结温，IGBT 等硅功率器件的热管理变得更加复杂。这涉及将冷却组件集成到驱动系统中，尤其是功率水平可能超过 100 kW 的牵引逆变器中。然而，这些冷却部件增加了车辆的尺寸、重量和成本。相比之下，SiC 的允许结温要高得多。此外，对于给定的电池容量，SiC 断路器在牵引逆变器系统中的效率比 IGBT 提高了 10%。

SiC 是第三代宽带半导体，近年来已成为一项成功的技术，有可能对可持续交通生态系统产生全球影响。使用 SiC 进行电源开关可以提高电动汽车动力系统的功率密度和开关效率。采用 SiC 可以带来多种优势，这些优势可以通过利用高度差异化的 SiC 材料特性来设计更高效、稳健和紧凑的推进系统来实现。

由此我们可以总结出基于SiC的电力电子技术的主要优势如下：

提高功率密度以提高电动汽车动力系统的性能
能够在比传统硅基器件更高的温度下运行
增加载流能力
更高的开关频率
高耐压
热导率比硅高 2 至 3 倍
增加行驶里程
充电速度更快
降低成本

SiC 功率器件 vs 硅功率器件

碳化硅（SiC）器件在汽车中应用的优势

碳化硅（SiC）功率器件的电流密度比硅功率器件高出 5 倍。这可以实现更高的每芯片功率密度，从而实现更小的器件和更紧凑的封装。虽然研究不断通过增加电池容量（即能量密度）来降低电池成本，但电动汽车动力系统也通过减小尺寸、重量和成本来提高功率密度（功率密度定义为能量效率与整体尺寸的比率）。这是通过最大限度地使用 SiC 功率开关来实现的，特别是在推进系统中的车载充电器 (OBC) 和牵引逆变器中。

此外，基于 SiC 的功率器件还能够实现快 10 倍的开关频率，在牵引逆变器中至少高达 20 kHz，在 OBC 中高达数百千赫兹。在这些更高的频率下，电容器和电感器等无源元件的尺寸可以显著减小，从而实现更小的整体系统尺寸。 SiC 可实现更高的耐压、功率和开关效率，简化大功率牵引逆变器的设计，并显著降低损耗。

电动汽车系统工程师面临的挑战是通过涉及功率转换和宽带隙半导体器件的创新来充分发挥高压技术的潜力。对电动汽车更高可靠性和更高功率性能的需求不断增长，因为效率提升对增加每次充电的行驶里程有直接影响。然而，考虑到大多数牵引逆变器已经以 90% 或更高的效率运行，电动汽车设计人员要实现效率的大幅提高仍然太困难。使用 SiC 进行电源开关可以提高电动汽车动力系统的功率密度和开关效率。

此外，基于碳化硅（SiC）的电力电子器件使电动汽车能够实现更长的行驶里程、更快的充电速度和更低的总拥有成本。 SiC 器件功率损耗的降低还可用于降低电池成本和尺寸。此外，更高的电压减少了电机绕组中对大量铜的需求，从而实现更小尺寸的电机设计。这些组件尺寸和重量的减小有助于降低电动汽车的成本，从而大大有助于电动汽车的成本平价，甚至比传统的内燃机汽车更好。对于给定的功率水平和电池容量，SiC 功率器件的尺寸可以更小，从而形成具有集成推进系统的电动汽车子系统集群。在设计层面，通过消除或减少用于冷却的机械模块以及无源元件和外壳的材料量，可以最大限度地降低系统成本。

总体而言，碳化硅（SiC）电力电子技术正在产生巨大的全球影响。未来几年 SiC 最大的细分市场肯定是电动汽车，这表明 SiC 技术市场的增长速度将快于电动汽车市场的增长速度。

电动汽车发展势头强劲

SiC 用于牵引逆变器中所产生的价值

电动汽车正在从一种利基解决方案发展成为 21 世纪出行的合理替代方案。促进汽车电气化的因素有很多，包括技术的改进、充电基础设施的增加和环境立法。

2016 年，195 个国家签署了《巴黎气候协定》，旨在创造一个低碳未来。解决方案的一部分是减少车辆排放。《巴黎电动汽车宣言》的目标是到 2030 年电动汽车数量超过 1 亿辆。为了加强这些努力，欧洲的二氧化碳排放立法将乘用车二氧化碳排放量控制在 95 克/公里，如果汽车制造商未能实现这些目标将面临罚款。

柴油发电因比汽油的碳排放量更低而受到许多国家和地区的拥护和补贴，但对柴油空气污染（尤其是氮氧化物和颗粒物排放）造成的健康风险的研究对这种好处提出了质疑。现在，各城市正在考虑完全禁止柴油动力汽车，挪威（2025年）、印度（2030年）、法国和英国（2040年）等多个国家正在完全逐步淘汰汽油和柴油动力汽车的销售。支持低碳未来的政府激励措施也已经十分普遍。世界各地都有基于税收抵免和增值税豁免的创新计划。

技术进步也使电动汽车成为内燃机 (ICE) 车辆的实用替代品。更便宜的电池技术、续航里程和性能的改进以及不断增长的充电基础设施正在影响消费者，并让他们相信更环保的选择既是经济的又是生态的立场。

• 自 2009 年以来，电池成本下降了四倍，能量密度增加了六倍。

• 2016 年全球充电站进展 (EVSE3) 同比增长 450%。

汽车电气化有多种形式，从纯电动汽车（BEV）到混合动力汽车和轻度混合动力汽车。它还包括具有 12 V 级别启停功能的传统内燃机车辆，以及配备扩展启停功能和某些电力驱动特性的车辆，直至具有 48 V 网络的轻度混合动力车辆。配备此类系统的车辆为驾驶员提供了首次电动汽车体验，并且已经对环境产生了积极影响。

除了可接受的续航里程外，电动汽车的用户还期望电动汽车以相同的成本获得并且具有与传统汽车相同水平的可靠性。这将需要在未来十年进行大量投资，以使电动汽车组件达到与内燃机组件相同的成熟度水平。关于电动汽车的兴起有许多研究预测，并且一致认为未来十年电动汽车将出现强劲增长。一些市场研究人员预计，到 2040 年，电动汽车销量将占所有汽车销量的 35%，并从 2025 年左右开始显著增长。

不过为了实现这一目标，必须解决许多技术、应用、工业和物流问题。

碳化硅（SiC）电力器件的发展趋势

SiC用于车载充电器中所带来的受益

将新技术引入要求高质量、长寿命且可重复且成本具有竞争力的市场是一项挑战。如今，SiC已经克服了宽带隙材料在工业生产中使用的困难，而GaN目前正在取得长足的进步。

碳化硅（SiC）的供应链变得更加稳健，原材料成本因竞争而下降，材料和工艺的质量正在稳步提高。这些因素使得碳化硅能够在具有高质量和有竞争力的成本要求的汽车应用中使用。此外，汽车应用电力需求的增加将推动碳化硅（SiC）销量的强劲增长，这将通过规模经济降低成本。

意法半导体多年来一直生产碳化硅（SiC）产品。对于 SiC 器件至关重要的外延层是在意法半导体内部完成的。这是为了确保最高质量、最高产量和控制更高电流的能力所必需的。

意法半导体的碳化硅（SiC）器件在可靠性、质量，特别是汽车质量方面的经验已达到与硅器件相似的水平。 SiC 技术在电动汽车 (EV) 市场的部署正在强劲增长。

这肯定会对 2021 年起的汽车拥有成本产生影响，并对电动汽车的形象产生立竿见影的影响。就总拥有成本而言，SiC 将成为使电动汽车与传统动力汽车竞争的重要因素。

碳化硅（SiC）最终器件的可靠性和 SiC 衬底的缺陷密度等技术挑战是新材料进入汽车行业需要关注的两个关键因素。该行业领域的特点是质量目标非常苛刻，以避免在生产线或者行驶在路上出现问题。在定义和改进前几代 SiC MOSFET 过程中积累的知识已被用来创建适合汽车应用的更强大的技术。栅极氧化物器件的完整性得到了显著改善。例如，对最新一代 SiC 器件的可靠性测试显示，经过 HTGB（高温栅极偏置）或 HTRB（高温反向偏置）后，阈值参数漂移极小。

优化工艺技术和工艺设备也会导致器件发生故障、前的时间更长（即平均故障时间变长）。这已通过加速栅极应力条件得到证明，其中栅极氧化物受到比正常应用条件下使用的电场高得多的电场的应力。如今，SiC 衬底仍然显示出相对较高密度的晶体缺陷，如胡萝卜、三角形、划痕和宏观台阶。此类缺陷可能会影响 SiC MOSFET 等有源器件的寿命，并可能导致即时故障。对于这种潜在的早期故障，新的老化概念、筛选设备和测试策略已在生产工艺流程中实施，这些方法可以筛选出标准晶圆厂生产线末端测试（EWS/电气晶圆分类）无法检测到的埋藏缺陷。

SiC的价值主张和系统优势

SiC MOSFET器件的技术演进路线图

与超级结 MOSFET 或 IGBT 等已知硅器件相比，SiC MOSFET 具有一些关键优势，例如极低的功率损耗（导通损耗以及开关损耗）、低电流下的极高效率（与 IGBT 相比）以及高度优化的本征体二极管具有出色的开关性能，允许 4 象限运行。对于牵引逆变器或车载充电器等汽车应用来说，这带来了一些显著的系统优势，包括效率提升、更小的芯片尺寸（导致 PCU（功率控制单元）的尺寸更小、更少繁琐的冷却系统以及能够使用更小的芯片），以及更轻的无源元件，如电感器和直流母线电容器。需要考虑所有这些因素，才能将基于 SiC 的应用与同等的 Si 应用进行比较。

在总拥有成本方法中必须考虑上述系统优势，因为如今，生产 SiC MOSFET 的成本高于 IGBT。让我们考虑一个可以使用 SiC 或 IGBT 技术构建的示例应用，即牵引逆变器。汽车制造商的设计目标之一是提高典型驾驶循环的电动动力系统效率。 IGBT 非常适合高负载条件，但在部分负载（汽车正常驾驶期间的主要工作点）下，SiC MOSFET 具有显着优势。第二个优点来自并联使用电源开关。由于IGBT的特点是拐点电压在并联使用时不会降低。然而，SiC MOSFET 的行为类似于电阻，并且并联使用器件可降低导通电阻。比较效率模拟，对基于硅的 IGBT 加续流二极管模块与全 SiC MOSFET 进行基准测试，结果表明，SiC 解决方案的效率增益对于 400 V 直流总线而言约为 3–5%，对于 800 V 总线而言效率增益高达 8–12% 直流母线。

更高的效率意味着更长的里程，或者汽车制造商可能决定维持续航里程，但可以使用更小的电池，并降低车辆的成本。考虑到电池成本约占汽车生产成本的 30-40%，投资高效半导体显然具有成本效益。智能、高效地处理电池中存储的宝贵电量将有助于抵消车辆总成本。牵引逆变器内部的半导体功率损耗会产生热量，这需要冷却系统，同时也会增加重量，从而减少行驶里程。更小、更轻的无源元件也会对成本和效率产生影响。 SiC 更高的工作温度和更低的损耗相结合，降低了最终用户每公里的成本。每 100 公里可节省 1-2 千瓦时的效率。

与基于 Si 的解决方案相比，基于 SiC 的车载充电器应用可以在功率因数校正 (PFC) 级以及（半）桥 LLC 级中以更高的脉宽调制 (PWM) 频率运行。在此应用中，动机主要不是效率增益，而是对电源控制单元 (PCU) 外形尺寸的重大影响。在第二个案例研究中，该研究在三相 11 kW 车载充电器上进行，显著减小了 PCU 的体积。此外，线圈和电容器等笨重无源元件的尺寸也大幅减小，这也降低了这些元件的成本。案例研究表明，体积从基于硅的解决方案的约 4.5 升减少到约 2 升，这可以被认为是基于宽带隙的解决方案的一个关键优势。

碳化硅（SiC）电力器件技术的市场洞察

碳化硅（SiC）电力器件不同的封装解决方案

碳化硅（SiC）器件技术发展的市场驱动因素：碳化硅（SiC）市场主要由几个关键因素驱动。首先，电力电子行业对碳化硅（SiC）的需求不断增长是主要推动力。与传统硅基半导体相比，碳化硅基半导体具有卓越的性能，可提高电子设备的效率和功率密度。例如，2022 年 4 月，SiC 功率半导体制造商 UnitedSiC 推出了新一代 650V SiC FET，提高了电动汽车动力总成应用的效率和功率密度。

其次，汽车行业是碳化硅市场的重要推动力。碳化硅广泛应用于电动汽车动力总成系统，可提高效率并延长车辆的续航里程。世界各国政府正在推动电动汽车的采用，进一步增加了对碳化硅的需求。例如，2021年9月，欧盟委员会成立了欧洲电池联盟，以支持可持续电池行业的发展，包括使用碳化硅（SiC）等先进材料。

碳化硅（SiC）器件技术发展的市场限制：主要挑战之一是与碳化硅相关的高生产成本。复杂的制作过程和对特定机械的需求导致生产成本更高，从而限制了市场的扩张。

此外，原材料供应有限也是碳化硅市场面临的挑战。碳化硅的生产依赖于高纯度硅和碳前体，这些前体可能会受到供应链中断或价格波动的影响。因此确保碳化硅（SiC）原材料的稳定和可持续供应对于市场未来的增长至关重要。

碳化硅（SiC）器件技术发展的市场机会：碳化硅（SiC）行业提供了众多的增长和进步前景。首先，对可持续能源的日益重视和向低排放经济的转变带来了值得注意的机遇。碳化硅应用于太阳能逆变器、风力发电系统和储能应用，其一流的效率和热特性使其成为绝佳的选择。 2021 年 12 月，特斯拉宣布在德克萨斯州建立一家新工厂，为其能源库存产品设计碳化硅驱动的电子产品，为市场带来新的可能性。

此外，航空航天和国防领域为碳化硅（SiC）提供了潜在的增长途径。碳化硅用于飞机制动器、涡轮发动机和装甲防护系统，其高强度和耐高温性至关重要。航空航天工业对轻质耐用材料的需求不断增长，预计将推动碳化硅的采用。

碳化硅（SiC）器件技术发展的市场挑战：虽然碳化硅市场有望增长，但它也面临着需要解决的挑战。其中一项挑战是缺乏标准化的测试方法和全行业的质量标准。这可能会导致产品质量不一致并阻碍市场的增长。需要行业参与者、研究机构和标准化机构之间的合作努力，建立一致的质量标准。

此外，来自氮化镓（GaN）等其他宽带隙半导体的竞争也带来了挑战。 GaN 基器件具有与碳化硅相似的优势，并且在各种应用中越来越受欢迎。市场竞争需要不断创新和差异化才能保持竞争优势。

碳化硅（SiC）市场细分

centrotherm 提供的一系列用于 SiC 器件制造的生产设备

按应用划分：碳化硅 (SiC) 市场根据应用进行细分，涵盖电力电子、钢铁和能源、汽车、航空航天和国防等几个关键领域。电力电子是广泛使用的应用领域之一，其中基于 SiC 的功率器件正在获得巨大的关注。这些技术奇迹提供了比传统硅基半导体更高的效率、卓越的热管理和更大的功率密度。在电动汽车 (EV)、可再生能源系统、工业电源和电网应用中，碳化硅电力电子技术的应用非常广泛。

由于全球转向可持续交通以及越来越多地采用可再生能源，该领域的增长潜力巨大。由于电力电子技术的不断进步和对节能解决方案的需求不断增加，碳化硅电力电子的未来市场预计将大幅扩张。这一增长是由多种因素推动的，例如政府推广电动汽车和可再生能源的举措，以及不同行业对提高电力电子器件的功率密度和提高性能的渴望。

按产品类型：碳化硅 (SiC) 市场分为功率器件、射频器件、光电器件、功率模块等。其中，功率器件占据最大的市场份额，达到40%，与传统硅基器件相比具有更优越的性能。这些 SiC 功率器件，包括二极管、MOSFET 和 IGBT，广泛应用于电力电子应用中，以实现高效的功率转换、更高的功率密度和改进的系统性能。 RF 器件占据 15% 的市场份额，为无线通信、雷达系统和卫星通信应用提供高功率密度和频率操作。

碳化硅 (SiC) 光电器件以其高亮度和高效率占据了10%的市场份额，广泛应用于汽车照明、普通照明和太阳能系统。功率模块占据20%的市场份额，集成多个SiC功率器件，实现紧凑设计并提高效率，适用于汽车动力总成、可再生能源系统和工业电机驱动。剩下的 15% 代表其他产品类型。功率器件由于其既定用途而占据着较大的市场份额，但在高效功率转换需求不断增长以及电动汽车、可再生能源和工业自动化的采用的推动下，功率模块显示出巨大的增长潜力。

按晶体尺寸：碳化硅 (SiC) 市场根据晶体尺寸、4H-SiC 和 6H-SiC 进行细分，这会影响材料的性能和应用。一种广泛使用的晶体尺寸段是4H-SiC，它具有六方晶体结构和优异的电性能，使其适用于电力电子器件、射频器件和LED照明。 4H-SiC因其高导热率、优异的机械强度和耐高温能力而广泛应用于各个行业。然而，另一种具有显著增长潜力的晶体尺寸部分是 6H-SiC。这种六方晶体结构具有高导热性，非常适合需要出色散热的应用。随着对高效热管理和电力电子器件的需求持续增长，6H-SiC 预计在未来几年将出现大幅增长。 SiC 市场的晶体尺寸细分可以实现有针对性的产品开发和特定应用的解决方案，以满足汽车、电子、能源和航空航天等行业的多样化需求。

碳化硅（SiC）市场细分：

按应用划分：

电力电子
钢铁与能源
汽车
航空航天和国防
其他

按产品类型划分：

功率器件
射频器件
光电器件
电源模块
其他

按晶体类型划分：

4H-SiC
6H-SiC

碳化硅（SiC）市场的全球主要玩家和碳化硅（SiC）在电动汽车中应用的厂家和它们的专利布局

碳化硅（SiC）领域的全球主要玩家：

1. Cree Inc.
2. Infineon Technologies AG
3. ROHM Semiconductor
4. STMicroelectronics N.V.
5. Toshiba Corporation
6. Renesas Electronics Corporation
7. ON Semiconductor Corporation
8. United Silicon Carbide Inc.
9. Mitsubishi Electric Corporation
10. GeneSiC Semiconductor Inc.
11. Monolith Semiconductor Inc.
12. WeEn Semiconductors
13. Norstel AB
14. Alpha and Omega Semiconductor
15. Littelfuse Inc.
16. Microsemi Corporation (Microchip Technology)
17. Ascatron AB
18. Powerex Inc.
19. Sumitomo Electric Industries Ltd.
20. Danfoss Group
21. General Electric Company
22. Rohm Co., Ltd.
23. AGSCO Corporation
24. Tianjin Tianzhi International Co., Ltd.
25. ESD-SIC BV

碳化硅（SiC）在电动汽车中应用的厂家和它们的专利布局

碳化硅（SiC）在电动汽车中应用的厂家和它们的专利文档的公开时间

《汽车电力系统》的内容简介

《汽车电力系统（Automotive Power Systems）》

汽车与我们的生活有着内在的联系。本书涵盖了车辆电气化过程的所有技术细节，重点关注电力电子技术。汽车电气化的主要挑战在于用通过电磁装置处理的电能取代基于发动机的机械、气动或液压辅助能源。本书通过车身或底盘系统的大量批量生产示例（从古老的里程碑式的老爷车到未来的豪华车辆）阐释了这一演变过程。

辅助设备电气化和电力推进最终会形成全电动汽车，而这两个过程都严重依赖电力电子器件。电力电子技术涉及电能的电子处理。这使其成为汽车行业的支持技术。未来十年（2020-2030）的所有汽车愿景都建立在电力电子之上，汽车电力电子行业预计复合年增长率为15%，是所有汽车技术中最高的增长率。因此，汽车电力电子行业对于应届毕业生和未来的毕业生非常有吸引力。

进入新千年以来，人们对车辆舒适性和安全性的期望不断提高。满足这些期望要求车辆子系统具有更高的可控性，而这只能通过微控制器软件来实现。在软件中，设计人员可以包含最佳功能、处理基于案例的操作或适应各种条件，同时使用相同的机电硬件。应用于车辆系统的电子和软件工程是技术、经济和社会创新的爆发点，激发了想象力和大量的技术辩论。汽车的电气化旨在用电动系统取代或改进众多机械便利系统，同时保持推进发动机技术。汽车电气化的主要挑战包括通过电磁装置用电能取代基于发动机的机械、气动或液压能源。显然，这引发了电池组的尺寸和技术及其适应电气化带来的新负载需求的能力等其他问题。

电力推进和电气化这两个主要过程正在融合，创造出全电动汽车。除非人造天然气起飞并保持有竞争力的内燃机解决方案，建立在长期建立的价值链上，否则电动汽车将成为未来的常态。电气化和电力推进过程中的关键部件由电力电子器件提供。电力电子技术涉及能量的电子处理。这使其成为汽车行业的支持技术。未来十年的所有汽车愿景都建立在电力电子技术之上。

本书试图涵盖电气化过程的所有细节，重点关注现代车辆中使用的电子设备和电力电子设备。它面向需要汽车电力电子入门课程的年轻工程师。本书结构遵循传统发动机车辆的电力系统架构，最后一章专门介绍电力推进技术。本书的第一部分描述了用于产生和分配电力的汽车技术，及其在车身系统、底盘系统或照明中的使用。第二部分更深入地探讨了车辆电力系统每个组件的细节。

由于汽车已经在街道上出现了 100 多年，所以本书的每一章都以一系列历史成就开始。认识到一个多世纪以来的工程努力使新千年的研发工作更加崇高。本书另一个吸引人的地方是关注电力在车辆应用中的历史。

该书填补了针对实践教育的书籍与分享先进学术视野的著作之间的空白，为学生和学者提供了基本工具和长期基础设施的快速浏览，并为实践工程师提供了新引入的基于电力电子的技术的介绍。因此，它被推荐为汽车电力电子领域学生和早期毕业生的必备书籍。

碳化硅（SiC）器件是电动汽车的核心