Yole＆PCIM：功率半导体革命——变革与趋势

碳化硅（SiC）正经历大幅增长。预计到2029年，SiC电力电子市场将达到100亿美元，占全球市场的28.6%。这一增长得益于200毫米平台、更高的功率密度和优化的功率模块封装等技术趋势，同时也得益于SiC生态系统向垂直整合的转变。例如，意法半导体 STMicroelectronics、罗姆 ROHM、安森美 Onsemi和 Wolfspeed 等行业领导者正在增强其供应链，增加内部基板生产能力。同时，中国厂商如天科合达 Tankeblue、天岳先进 SICC、烁科晶体 SemiSiC 等也在大力扩展SiC晶圆的产能。

氮化镓（GaN）技术也在多个应用领域表现出强劲增长，包括消费电子和汽车领域，尤其是在快速充电器和过压保护等方面，以及家用电器和数据中心的电源应用中。创新还在推动探索下一代半导体，如块状氮化镓GaN、氧化镓Ga2O3和金刚石。

电动汽车的普及改变了功率模块技术和市场趋势

电动汽车（EV）已经获得了相当大的市场接受度，占据了整体电力电子行业的重要份额。2023年，全球销售的乘用车中近30%是电动汽车。预计在未来几年，这一比例将进一步增加，到2028年电动汽车将占所有乘用车的50%。电动车不仅代表了一个重大且可持续的市场机会，而且还具有更广泛的影响。

汽车行业以推动标准和引入新技术而著称，特别是在电力电子领域。其直接动机是提高驾驶续航里程和降低成本，但这些进步不断改变功率模块技术和电池包的发展，并简化了供应链。这为在需要强大性能和提高效率的各种工业应用中采用这些技术创造了新的机会。

趋向更实惠电动汽车的影响

电动汽车正在进入市场扩张的新阶段，通常称为“向更实惠车型的转变”。在最初追求高功率、长续航的车型后，汽车制造商正在扩大其客户群，吸引那些寻求价格在20,000美元至25,000美元之间的电动汽车的消费者。这涉及多种成本降低策略，如减少电动机驱动功率、缩小车载充电器功率、减少电池容量、增加系统集成，并减少车辆中的SiC含量。这些趋势正在影响电动汽车供应链，中国、欧洲和美国的策略各不相同。

SiC的性能与成本动态

即使价格更实惠的电动车寻找更多使用硅的方式时，预计汽车行业仍将在可预见的未来主导SiC器件的需求。SiC在特斯拉Model 3中取得了突破，并在 800V电池电动汽车（BEVs）中得到了广泛应用，预计这些车型将占市场的近80%。主要制造商如特斯拉和比亚迪正在增加其SiC技术的使用，比亚迪还在开发内部SiC能力，并与其他半导体公司合作供应SiC。

采用SiC技术相关的成本考量是显著的。但最近SiC晶圆和器件技术的产能扩张，以及封装技术的进步和市场动态，正推动成本下降，使SiC技术在更广泛的应用中变得更加可及。

智能集成不仅仅关乎尺寸

成本降低也是电力电子中智能集成的基本驱动力。主要关注点是最小化能源浪费，并最大化可再生能源的潜力，以最终减少环境影响。智能集成在能源生态系统的所有层面实现这一目标，通过开发发电、分配、能源储存和消费各个应用之间的可能协同效应。

它被应用于连接从风能、波能和光伏系统到电池储能或氢生产系统以及电网的所有事物，包括家庭、电动汽车和工业消费。这一趋势影响了一系列技术发展，需要减小解决方案的尺寸和成本，简化部署并促进采用。包括从液体冷却到宽禁带（WBG）技术，解决方案需要在多个领域进行开发，这挑战了开发者在多样化专业领域的能力，并要求组织探索提供完整解决方案的新商机。从这个意义上讲，智能集成正在重塑供应链，可以预期合并和收购将会发生。

挑战与预测

随着2024年尤其是硅碳（SiC）产能的扩展，预计供应限制将得到缓解。这一变化将推动不仅汽车行业，还有工业和能源部门的显著增长和市场机遇，从而进一步促进电力电子技术的广泛采用。

封面图来源及原文链接：https://pcim.mesago.com/content/dam/messefrankfurt-mesago/pcim/2025/documents/pdf/en/pcim-magazine/PCIM_Magazine_Event_Edition_2024_Web.pdf

原文始发于微信公众号（艾邦半导体网）：Yole＆PCIM：功率半导体革命——变革与趋势