碳化硅和氮化镓方案未来在汽车电气化发展中的应用

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近日，横跨多重电子应用领域的全球领  先的半导体供应商意法半导体(STMicroelectronics，简称ST)举行线上媒体沟通会，就其致力于的碳化硅(siliconcarbide，简称SiC)和氮化镓(GalliumNitride，简称GaN)半导体解决方案，未来在汽车电气化发展中的应用规划，与媒体做了深度交流。

■碳化硅发展势头强劲

   

意法半导体是全球领  先的半导体公司，提供与日常生活息息相关的智能的、高能效的产品及解决方案。意法半导体的产品无处不在，致力于与客户共同努力实现智能驾驶、智能工厂、智慧城市和智能家居，以及下一代移动和物联网产品。享受科技、享受生活，意法半导体主张科技引领智能生活（life.augmented）的理念。公司2019年净收入95.6亿美元，在全球拥有10万余客户。

  

意法半导体拥有自有的制造设施并在研发中心附近建厂的经营理念，在全球建立了前后工序制造网络（前工序指晶圆制造，后工序指芯片封装测试），主要晶圆厂位于意大利的Agrate和Catania，法国的Crolles、Rousset和Tours以及新加坡，配套封装测试厂位于中国、马来西亚、马尔他、摩洛哥和菲律宾。

   

本次媒体见面会，意法半导体着力推介其碳化硅和氮化镓解决方案。以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体(也称作宽禁带/宽带隙半导体，WideBandgapSemiconductor,简称WBG)凭借其高效率、高密度、高可靠性等优势，在新能源汽车、通信以及家用电器等领域发挥重要作用，成为业内关注的新焦点。

   

在功率芯片和新材料推动下，汽车电气化正在加速发展。其中，碳化硅使纯电动汽车克服硅基器件的限制，取代了驱动电机逆变器和车载充电机中的硅基IGBT和二极管，具有能效提高、系统结构紧凑、轻量化、简化冷却设计、充电时间缩短、续航里程增加等特点。据悉，目前已有超过40%的纯电动汽车采用碳化硅。

   

基于碳化硅发展势头强劲，意法半导体正在扩大对另一种前景很好的复合材料--氮化镓的投入，以促进汽车、工业和消费市场客户采用GaN功率产品。

  ■能效与可靠性出色

   

在见面会上，意法半导体汽车和分立器件产品部(ADG)大众市场业务拓展负责人GiovanniLucaSARICA介绍，SiC和GaN两种产品都具有同级产品中最  高的能效，对于研制电动汽车的汽车厂商来说，都是最  好的电源解决方案。

   

理论上，SiC是大于600V的高压应用系统的最  佳选择，例如，纯电动汽车的驱动电机逆变器，而GaN则是功率转换系统的理想解决方案，尤其适用于车载充电机或48V直流转换器，非常适用于轻混汽车。也就是说，SiC是600V以上的高压应用系统的最  佳解决方案，而GaN则是600V以下的应用系统的理想选择。

   

SiC和GaN都具有许多技术优势，不仅可以提高能效，而且还可以缩小无源器件和冷却系统的尺寸，使新能源汽车的模块厂商能够开发体积更紧凑的解决方案。眼下，GaN还是一项非常新的技术，市场规模还很小，但是很有前景。

   

意法半导体对这所提供的这两种产品的可靠性非常有信心。GiovanniLucaSARICA进一步介绍，意法半导体在SiC研发上的投资力度很大。至今，拥有70多项SiC相关专利，掌握这种复杂制造技术的全部工序。事实上，目前业内只有意法半导体能够提供量产且符合严格的汽车质量标准的SiC。产品可靠性之所以能达到客户要求，归功于意法半导体在汽车领域多年的研发经验，以及走在SiC制造工艺最  前沿的坚定承诺。

   

同时，意法半导体也围绕GaN展开了多项商业行动，如正在与最  大的科研机构和知名大学合作，探索GaN的物理和热属性，扩大在这种材料领域的专业知识¬¬；除此之外，意法半导体还加入了JEDEC委员会的GaN专题工作组，该工作组旨在评估和制定最  佳的GaN测试方法和规范，使GaN产品达到汽车应用的可靠性要求。

■全力支持中国合作伙伴

   

根据独立分析机构的预测，与传统硅基解决方案相比，SiC解决方案可使整车半导体成本节省2,000美元。显然，这是SiC给汽车制造商带来的实实在在的成本效益。同时，SiC有助于提高车辆的性能，延长新能源汽车的续航里程，带来更好的综合用户体验，并使车辆充电速度更快。

   

所有这些要素对于新能源汽车的市场普及极为重要，政府产业鼓励政策固然重要，但是，真正的市场需求、越来越多的可选车型、更好的用户体验以及产品优势，才是引爆电动汽车市场的关键。因此，意法半导体亚太区功率分立器件和模拟产品部区域营销及应用副总裁FrancescoMUGGERI认为，与传统硅技术相比，SiC和GaN等新技术目前还处于市场引入初期，但发展速度非常快。

   

据悉，意法半导体专注于推动亚洲快速增长的汽车电气化趋势。而聚焦到世界范围内最  大且发展最  快的电动汽车市场——中国，意法半导体又准备了哪些针对性的解决方案呢？

   

意法半导体亚太区汽车产品市场及应用高级总监MHTEY分析，中国在发展新能源汽车产业和市场方面具有一定优势，政府大力支持该产业发展，并提供大量资金，以建立必要的基础设施，制定和执行严格的排放法规和污染防控政策，以及提供诱人的鼓励政策，拉动新能源汽车销售增长。中国新能源汽车产业已经成熟，有一个发达、完善的原材料供应链，并且没有电力和光伏能源供应限制，最  后但同样重要的是，与传统内燃机汽车产业不同，新能源汽车产业没有被知识产权瓶颈所限。

MHTEY

   

意法半导体2018年在上海成立了新能源汽车技术创新中心，截止到目前，已经与国内大多数主要新能源汽车制造商展开合作，并创造了许多成功案例；还支持国内一级供应商开发国内专用产品，旨在提高其市场和解决方案的竞争力，以满足国内客户和市场的需求。

   

众所周知，中国市场和消费者对产品要求苛刻，而且对成本敏感，当然，以牺牲性能和质量为代价换取低成本是行不通的。意法半导体协助国内战略客户开发本地专用的ASSP，确保他们能够进一步提高解决方案的竞争力，与国际跨国公司抗衡；还与本地技术设计公司和软件公司紧密合作，不仅提供完整的系统应用参考设计，而且提供完全符合ISO26262和AUTOSAR要求的参考解决方案，以进一步满足客户的整体开发周期要求，缩短开发时间，从而进一步扩大技术覆盖范围，提高支持力度和服务质量。

  

GiovanniLucaSARICA强调，在意法半导体的汽车总体战略中，中国市场占有极为重要的地位，并且是重要的市场参与者，意法半导体坚守尽最  大努力支持中国合作伙伴研发新能源汽车的承诺。

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