5G推出的數量不斷增加以及消費電子設備的銷售攀升將主要為RF功率半導體需求的增長創造良好的環境，汽車行業也仍然是RF功率模塊的主要消費領域。

當前，汽車行業正經歷著動態的電氣和數字革命。越來越多的車輛需要電氣化，自治和隨時可聯網。歸根結底，能源效率的重要性日益提高，并將通過多種方式加速汽車行業的轉型。但是，對于實現這種轉變而言，至關重要的一個方面是RF功率半導體，因為它在實現 EV 和混合動力EV（ HEV ）。

參與行業的“零排放”轉變，全球領先的汽車制造商一直在加大其汽車電氣化項目的投入。以研究為導向的預測表明，大多數 OEM 都在著眼于2025年要實現的 EV和HEV 的目標。這種情況清楚地提示了實現可以在高溫下有效運行的高效RF功率半導體。因此，射頻功率模塊的制造商一直將他們的策略集中在基于SiC（碳化硅），GaN（氮化鎵）和WBG（寬帶隙）技術的產品開發上。

新興的GaN成為射頻功率半導體的材料選擇

盡管WBG半導體領域進行了大量研發工作，但SiC變體仍是傳統選擇電動汽車和混合動力汽車的最新發展。但是，另一方面，SiC已經進入市場的成熟階段，并且正受到其他競爭技術的挑戰，尤其是在電力電子以及電動和混合動力汽車的其他要求苛刻的應用中。/p》雖然EV和HEV通常使用基于SiC的RF功率半導體來調節動力總成中的DC/DC轉換器，但過渡時間往往會將其開關頻率限制在10 kHz至100 kHz之間。當前，全球幾乎每家汽車制造商都在圍繞RF功率半導體的GaN設計進行創新。

GaN半導體的推出有望實現這一目標。通過使切換時間在納秒范圍內以及在高達200°C的溫度下工作，可以潛在地克服這一長期挑戰。 GaN半導體更快的功能性導致高開關頻率，從而降低開關損耗。此外，較低功率的電子體積可減輕整體重量，從而支持輕量化和更高的效率經濟。

多項研究主張GaN基半導體在高功率轉換方面的潛在潛力高速。邁向功率電子學的新時代，這將最能滿足電動汽車和混合動力汽車的目標，GaN半導體材料的關鍵特性，例如優越的開關速度，較高的工作溫度，較小的開關和電導率損耗，緊湊的封裝以及潛在的成本

潛在的挑戰，限制了RF功率半導體在電動汽車和混合動力汽車中的應用

盡管所有創新和積極成果都進入了市場，但由于電動汽車中射頻功率半導體功能的障礙，仍然存在一些挑戰。畢竟，在十億分之一秒內驅動一個高功率組件是一項繁瑣的工作，并帶來許多尚未解決的困難。最突出的挑戰之一是提高額定電壓。在不改變傳統設計的情況下提高高溫下的有效可操作性是繼續吸引RF半導體領域研發興趣的另一個重要挑戰。

這一事實一再強調了功率電子模塊的應用電動汽車和混合動力汽車的要求很高，其性能不僅依賴于基于電壓和性能的創新。不斷推動結構和設計技術的改進，確保了混合動力和純電動汽車中RF設備的耐用性，可靠性和熱阻。

包裝挑戰引起關注

盡管周圍電子零件的變形是挑戰EV設計中RF半導體器件適用性的另一個因素，但EMC（環氧模塑料）半導體封裝已成為該領域利潤豐厚的領域

此外，盡管包覆成型的RF電源模塊已被視為主流。在不久的將來，這些設計在熱管理方面仍有改進的余地。因此，RF半導體領域的領先企業都在強調與包裝相關的工作，以提高電動汽車使用的可靠性。

WBG的美好未來–是否存在

在SiC成熟和GaN具有公認優勢的背景下，市場未能解決與WBG相關的可靠性問題，這最終限制了WBG型FR半導體在中國的市場滲透率。從長遠來看。實現更強大的WBG型半導體工程的唯一途徑是對惡劣工作條件下其失效機理的深入了解。專家還認為，WBG可能會在沒有任何具體戰略支持的情況下實現市場成熟，而這些戰略支持將重新建立其可靠性以進一步利用。

該行業的龐然大物正在做什么 ？

Wolfspeed 是一家總部位于美國的Cree Inc.公司，專門生產優質SiC和GaN RF功率產品，最近推出了新的該產品可將電動汽車傳動系統的逆變器損耗降低75％以上。有了這種提高的效率，工程師很可能會發現新的參數，以在電池使用，范圍，設計，熱管理和封裝方面進行創新。

電動和混合動力電動汽車中的逆變器會產生大量熱量，因此需要通過有效的冷卻機制來解決此問題。研究一次又一次地建議減小逆變器的尺寸和重量是改善電動汽車和混合動力汽車中汽車部件冷卻的關鍵。

業界的大多數領導者（例如 Hitachi，Ltd。）仍然借助采用液體或空氣直接冷卻變頻器的雙重冷卻技術，專注于逆變器的質量和尺寸。所需的高壓RF電源模塊。這種機制還可以增加總體設計的緊湊性和靈活性，從而減少發電量。

期待緊湊型設計的重要性為了提高RF功率半導體在電動汽車中的適用性，三菱的超緊湊SiC逆變器之類的產品成為開拓者。 三菱電機公司特別開發了這種用于混合動力電動汽車的超緊湊型射頻功率產品，并聲稱它是世界上同類產品中最小的SiC器件。該設備減小的包裝體積消耗了車輛內部顯著更少的空間，因此支撐了更高的燃料和能源效率。該設備的商業化有望在未來幾年內實現。在新能源和工業技術開發組織（日本NEDO）的部分支持下，該公司還將很快開始大規模生產超緊湊型SiC逆變器。

最后一年來，業界首個革命性的現場可編程控制單元（FPCU）作為一種新穎的半導體架構問世，該架構可能有助于擴大電動和混合動力汽車的行駛里程和性能。這款射頻半導體器件是由位于法國的 Silicon Mobility 設計的，目的是使現有的EV和HEV技術發揮最大的潛力。 Silicon Mobility在FPCU開發中的制造合作伙伴是美國的半導體制造商GlobalFoundries。

RF功率半導體在亞太地區的需求激增 》

隨著世界迅速轉向低碳能源以實現高能效運輸，在建筑中將高能效車輛的碳足跡最小化的壓力。即使大約十年前才開始大規模生產，電動汽車的市場也已經超過了使用ICE（內燃機）運行的傳統汽車的市場。據報道，前者的增長速度幾乎是后者的10倍，到2040年底，電動汽車將占到新車銷售總量的1/3以上。

中國汽車工業協會的最新數據表明，僅在中國，2016年就銷售了超過100萬輛電動汽車，主要包括商用車和公共汽車。從長遠來看，盡管中國仍將是最大的電動汽車市場，但在整個亞太地區，電動汽車的生產率一直處于較高水平。

消費電子行業蓬勃發展，該地區最近見證了電動汽車市場的顯著增長，從而為射頻功率半導體（尤其是基于GaN的射頻功率半導體）的滲透創造了強大的機會。

截止到2018年底，射頻功率半導體市場的全球估值約為120億美元。隨著5G技術的興起，無線網絡基礎設施和IIoT（工業物聯網）技術的廣泛采用，消費電子領域的繁榮前景以及電動汽車（EV）的銷售增長帶來的突破性機遇，RF功率半導體市場收入到2027年可能會以驚人的12％的復合年增長率增長。

責任編輯：wv