根據Omdia的《2020年SiC和GaN功率半導體報告》，得益于混合動力和電動汽車、電源和光伏（PV）逆變器的需求，新興的碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率半導體市場的銷售收入預計將從2018年的5.71億美元增至2020年底的8.54億美元，并在2021年突破10億美元大關。未來十年內，該市場的規模將以年均兩位數的增長率，一路攀升至2029年的50億美元。

GaN和SiC功率半導體的全球市場收入預測（百萬美元）

與傳統主流的硅材料相比，作為新材料的SiC和GaN有哪些特性？以SiC為例，如下圖所示，從物理特性來看，SiC與硅材料的電子遷移率相差不大，但其禁帶寬度、臨界場強、熱導率和電子遷移速度分別是硅材料的3倍、7倍、3倍和2倍。這意味著基于碳化硅和氮化鎵材料的功率半導體具有高耐壓、低導通電阻、寄生參數小等優異特性，當應用于開關電源領域中時，具有損耗小、工作頻率高、散熱性等優點，可以大大提升開關電源的效率、功率密度和可靠性，也更容易滿足器件輕薄短小的要求。

Si、SiC和GaN關鍵參數對比

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功率器件的大滿貫選手

寬禁帶功率器件、甚至全部功率器件的選型應當有何考慮？作為同時擁有硅、碳化硅和氮化鎵全系列功率器件開發和制造能力的廠商，英飛凌有著更全面的應用經驗和客戶需求了解，能夠根據不同的應用場景提出相應的解決方案，從微安到兆瓦應有盡有，包括高度可靠的IGBT、功率MOSFET、氮化鎵增強型HEMT、分立器件，以及所有形式的交直流電源和數字電源轉換。

以600V/650V CoolMOS、CoolSiC與CoolGaN的應用定位為例，硅在電壓范圍為25V-1.7kV仍是主流技術，適用于從低到高功率的應用；碳化硅適用的電壓范圍是650V-3.3 kV，適用于開關頻率從中到高的大功率應用；而氮化鎵適用的電壓范圍是80V-650V，適用于開關頻率最高的中等功率應用。

應用領域 在600V和650V電壓等級，CoolMOS、CoolSiC和CoolGaN可以實現共存，以滿足電動車充電、電機驅動加OBC（車載充電器）、電池化成、數據中心和電信開關電源、工業開關電源、太陽能光伏逆變器、儲能、UPS等各種應用的需求。

Si、SiC和GaN在600V和650V電壓等級的價值主張

2020年推出的650V CoolSiC MOSFET器件是英飛凌最具代表性的產品之一。其額定值在27 mΩ-107 mΩ之間，既可采用典型的TO-247 3引腳封裝，也支持開關損耗更低的TO-2474引腳封裝。與過去發布的所有CoolSiC MOSFET產品相比，全新650V系列基于英飛凌先進的溝槽半導體技術。通過最大限度地發揮碳化硅強大的物理特性，確保了器件具有出色的可靠性、出類拔萃的開關損耗和導通損耗。此外，它們還具備最高的跨導水平（增益）、4V的閾值電壓（Vth）和短路穩健性。

英飛凌650V CoolSiC MOSFET系列

考慮到碳化硅的驅動方式跟傳統硅的驅動方式并不相同，為了讓使用者能夠獲得更好的元件性能、更高的穩定度和更優化的設計，英飛凌還提供專用驅動IC搭配其碳化硅MOSFET。例如，為了簡化采用650 V CoolSiC MOSFET的應用設計，確保器件高效運行，英飛凌提供了專用的單通道和雙通道電氣隔離EiceDRIVER柵極驅動器IC。這個整合了CoolSiC開關和專用柵極驅動器IC的完整方案有助于降低系統成本和總擁有成本，以及提高能效。

除了CoolSiC產品系列，英飛凌全新的CoolGaN家族也正賦能各行各業。想要了解更多英飛凌寬禁帶功率解決方案，請關注即將于9月7日-11日舉辦的“英飛凌電源與傳感系統云端大會”。屆時，英飛凌市場經理程文濤將發表題為“英飛凌的寬帶隙功率解決方案：硅、碳化硅、氮化鎵”的主題演講，著重介紹三種材料的技術對比、市場定位以及未來發展趨勢。

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