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宽禁带功率器件在电动汽车中全面普及，只差临门一脚

发布日期：2022-07-21 来源：电子工程专辑作者：网络

曾经有人形容，智能汽车是带着轮子的智能手机，而要将自动驾驶等先进功能发挥到极致，还得看电动汽车。电子硬件层面，电动汽车整车的相关价值量将大幅提升，中国汽车工业协会数据显示，预计2022年，我国传统燃油汽车的汽车芯片使用数量为每辆车934颗，电动汽车平均芯片数量将高达1459颗。

电动汽车BOM成本中，现阶段汽车电子（含电控电驱）合计占比20%，除电池以外最大。预计未来内燃机相关系统和元器件将不断缩减，而三电（电池、电驱、电控）的引入则快速推升汽车半导体用量，汽车电子占整车成本比重可达50%，纯电动车单车的半导体总价值量相比传统汽车有望提升70%以上。

汽车半导体大致可以分为负责算力的处理器和控制器芯片、负责功率转换的功率半导体以及各种传感器。其中功率半导体是汽车半导体的最主要构成，大约占汽车半导体市场的43%，主要包括电源管理芯片(PMIC）、LDO、DC/DC、MOSFET、IGBT以及各类二极管(如Fast Recovery，Schottky，High Voltage等)。

功率半导体成本在汽车电控系统的占比，从传统汽车的10%提升至纯电动汽车的55%，提升幅度达9倍。举例来说，一辆混合动力新能源汽车所使用的半导体器件价值约710美元，功率半导体器件占比近一半；一辆纯电动汽车所使用的半导体器件价值约1400美元，功率半导体器件占比55%。

面对即将到来的电动汽车市场大爆发，传统硅基功率器件受材料本身特性的限制，已经逐渐不能满足电动汽车对器件高功率及高频性能的需求，但宽禁带半导体材料具有高频、高功率、耐高温、抗高辐射、光电性能优异等特点。尤其是用于电机驱动逆变器、快充系统和氢燃料电池把气体转化成电能时，碳化硅（SiC）等宽禁带半导体器件与传统硅器件相比可以实现低导通电阻、高速开关和耐高温高压工作，近年来倍受欢迎。

2018年，随着特斯拉在其Model 3车型的主驱逆变器中采用了意法半导体(STMicroelectronics)和英飞凌(Infineon)的碳化硅器件，示范效应被迅速放大。2020年国产比亚迪新能源汽车“汉”的电机控制器中也开始应用碳化硅MOSFET模块，成为国内首家“吃螃蟹”的车企。

如今新能源汽车市场已成为宽禁带功率器件市场兴奋的源泉，被认为是重塑碳化硅和氮化镓(GaN)等新型功率半导体的关键。据多家研究机构预测，全球碳化硅功率市场规模将从2020年的6.8亿美元增长至2025年的33.9亿美元，或在2025年占据62%市场份额。到2025年，用于电动汽车的碳化硅功率半导体将占总市场的37%以上，高于2021年的25%。全球氮化镓功率市场规模预计将从2020年的4800万美元增长到2025年的13.2亿美元，CAGR达94%。

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