全球碳化硅巨头Wolfspeed：三大因素驱动应用落地显著加速

在相同的功率密度要求下，使用碳化硅器件实现的系统成本降低效果已经可以低于硅基相关器件。

化合物半导体作为一种将在双碳时代发挥重要作用的材料，目前正处于快速发展时期其中，头部公司的动态和了解程度某种程度上也是行业风向标

日前，在TrendForce集邦咨询主办的第三代半导体前沿趋势研讨会上，Wolfspeed中国区销售与市场副总裁张三玲在发言中表示，鉴于终端应用市场对高效率，高功率密度，节能降耗系统设计的需求日益增加，同时，各国能效标准也在不断演进在这种背景下，碳化硅以其耐高温，开关速度快，导热性能好，阻抗低，稳定性好等优异特性被应用于不同的领域

并且经过多年的沉淀发展，Wolfspeed在8英寸碳化硅晶圆的量产上也处于加速拐点。

系统成本降低

张三灵介绍，简单来说，碳化硅的电压和功率相对集中虽然电流没有IGBT模块大，速度也没有氮化镓快，但满足大部分功率应用场景

目前商用的1000伏以上的硅基MOSFET很少但是对于碳化硅来说，做1200伏的产品是每个厂家的首选在1200 —1700伏范围内最有优势，晶圆不需要那么厚那么大可以给很多应用场景带来便利当然，高达6000伏甚至10千伏的电压都可以商业落地

在常见的平面结构下，比较硅基MOS器件和相同900V耐压水平的碳化硅MOS器件，可以发现外延层厚度会有明显的差异原因是使用碳化硅材料可以使器件每微米耐受电压比硅基高10倍，所以碳化硅相关器件的外延层只需要硅基器件的1/10，降低了成本和技术参数

此外，以22kW OBC在电动汽车上的应用为例，碳化硅器件有助于降低30%的功率损耗，缩短充电时间，提高50%的功率密度，从而提高系统效率，降低系统成本。

一般来说，碳化硅器件不仅能提高性能，还能创新系统拓扑结构，大大减少器件数量，如开关，驱动IC，DCDC功率器件等，都可以减半这些减少意味着功率器件的设计可以更简单和更可靠，成本可以控制，功率密度可以增加让用户感受到性价比的提升

发现在相同的功率密度要求下，使用碳化硅器件实现的系统成本降低效果已经可以低于硅基相关器件。

应用场景扩展

结合第三方机构的预测，张三灵还提出了对碳化硅应用趋势的思考和判断。

我们认为，碳化硅在中国最大的增长市场是电动汽车，其次是光伏和储能，这两年增长很快，光伏装机量和出口量都相当可观他补充道，第三是充电桩市场之前行业内的应用还是比较低迷的但从2020年开始，厂商陆续推出高效充电桩，追求高效，节能，可靠，这也带来了对碳化硅器件的需求

近两年来，碳化硅有明显的加速应用趋势原因是张三灵的分析第一，各行各业都在追求更高效率，更高功率密度和可靠性的集成比如充电桩市场，在成本斗争的背景下，必须通过性能创新来应对，二是行业能效标准不断迭代驱动，第三，也是最重要的现在碳化硅行业的参与者越来越多，国内外厂商有十余家，带来了货源充足，成本降低，服务更好等，并推动系统工程师积极设计相关模块

整体来看，在能效新时代，碳化硅已经开始加速向电动汽车，光伏储能，电动汽车充电桩，PFC/开关电源，轨道交通，变频器等应用场景渗透，然后才会逐渐打开更大的发展空间

8英寸碳化硅晶片路

作为碳化硅领域的领军企业，Wolfspeed目前在碳化硅材料市场占据60%以上的行业份额，正在加速碳化硅器件的R&D和生产。

据报道，今年4月，Wolfspeed全球最大的首个8英寸碳化硅工厂正式开业该工厂预计2024年达产，届时产能将达到2017年的30倍

在市场拓展方面，Wolfspeed与多家器件制造商和车企签订了基板和器件的长期供应协议，碳化硅汽车业务规模稳步扩大。

张三灵介绍，2017年以来，公司逐步推进产能扩张，走过了转型，爬坡，实施三条曲线现在已经可以推出量产的8寸碳化硅晶圆了Wolfspeed自2015年发布第一代以来，也一直在持续迭代进化直到第三代8寸碳化硅晶圆才实现，期间困难重重

根据Wolfspeed的目标，希望在碳化硅材料领域长期保持60%以上的市场份额，同时，公司正在推进碳化硅器件和模块的开发，对器件有较高的增长目标。