半导体随着技术和材料的发展不断更新迭代,碳化硅凭借其综合性能在今天依旧有着广泛应用。5G通信、快充、新能源等领域,随处可见碳化硅的身影。不仅如此,与人们日常生活相关的家电行业,也曾经有过碳化硅的印记。
白色家电指的是可以代替人们进行家务劳动的和改善生活环境提高物质生活水平的电器产品,比如洗衣机、空调、电冰箱、部分厨房电器等。而且,碳化硅已经在家电行业中有所应用——空调算是碳化硅进入比较早的一个分支,并有着不错的应用的成果。
除此之外,家电行业需要的碳化硅功率器件主要有两类,一类是碳化硅肖特基二极管,一类是碳化硅MOSFET。碳化硅肖特基二极管主要用于功率因数校正电路PFC,碳化硅MOSFET则是用于电机驱动等。
三安光电的全资子公司三安集成市场销售负责人曾在一篇采访中指出,碳化硅肖特基二极管应用于空调相比硅基快回复二极管,在低温升,反向恢复时间(近似于零,开关损耗可忽略)以及高频PFC项目上有显著优势。
目前碳化硅功率器件在家电上的应用,还主要集中在空调品类。整流电源通过应用碳化硅肖特基二极管提升输电效率,进而提升空调产品能效,若驱动电机应用碳化硅MOSFET,空调的能效水平则可以进一步提高。
2020年,空调器能效强制性国家标准正式发布。这对空调市场来说,无异于是一次重新洗牌,对产品而言也相当于提出了更高标准以及要求。当时,市场上只有极少数产品可以达到新能效标准的一级。因此,空调产品技术的升级,迫在眉睫。碳化硅技术,恰恰可以提升整体系统效率,优化结构,减轻质量,与变频空调的提升方向相契合。
家电普遍关注能效,追求低损耗、高效率以及高密度,碳化硅技术的应用将是一个不错的选择。不过,此前因为碳化硅成本居高不下,选择应用碳化硅肖特基二极管的空调厂家并不多。不过近几年碳化硅的价格已经有所回落,家电行业之后的“碳化硅含量”或许也会逐渐增多。
虽然碳化硅技术已经很成熟了,但对家电行业而言,仍属于新技术导入,并没有实现大范围应用。
半导体在线通过梳理目前半导体公司与家电厂商的资料发现,有些半导体企业更倾向于自己研发家电所需器件,有些在资金充足的情况下会直接进行设厂布局;而国内的主流家电厂商同样对碳化硅项目给予了高度关注,并尝试建立工厂。
全球碳化硅衬底龙头Wolfspeed早在2011年就开发出了针对家电可以用的碳化硅MOSFET和碳化硅肖特基二极管,技术也在持续升级中。
碳化硅器件的龙头企业英飞凌也早早就在家电行业有所布局。2017年,英飞凌就着手建立了家电生态圈,圈内包括了半导体公司、周边器件公司、独立设计公司以及家电整机企业。如此一来,英飞凌已经建立了在家电应用领域的先发优势。
格力在今年3月已经透露了自己正在建设SIC芯片工厂的消息,并在6月正式投产。海尔旗下的专业投资公司海尔创投早在去年就投资了泰科天润,而泰科天润是主攻第三代半导体材料碳化硅制造与应用解决方案的半导体企业。
今年7月,TCL科技集团高级副总裁沈浩平等一行人考察了晶驰机电,并提出希望能与其在大尺寸碳化硅外延设备个性化定制以及高质量碳化硅外延片工艺制备等方面进行合作。
此外,美的旗下的威灵汽车部件也早就量产了全球首款800V碳化硅12000rpm高转速电动压缩机。压缩机是汽车空调制冷系统的核心中枢部分,这一研发成果直接彰显了美的在热管理方面的强大实力。
当然,除了空调之外,家电行业的其他品类也尝试不断在能效上进行提升,这也是碳化硅技术的应用窗口。三安集成市场销售负责人认为,只要是需要用到PFC或者升压电路以及高压或者高功率电源的家电就有可能用到碳化硅肖特基二极管。碳化硅在家电领域,依然有着应用潜力。
三安集成曾在2022年计划与电视机头部企业合作,并已经开启了测试评估,不过困于碳化硅功率器件成本问题,当时的合作并没有形成。那一年,国内碳化硅市场年均价为每片1000美元左右,可想而知其碳化硅器件成本压力。
家电作为千万家庭日常使用频率极高的产品,价格是很关键的敏感因素。若由于碳化硅功率器件价格成本过高影响家电价格,那么碳化硅在家电中的推广应用难度将会提升。突破价格壁垒之时,就是碳化硅大规模应用于家电之时。
1. 邓雅静:《碳化硅技术,助力家电系统能效提升》2. 邓雅静:《Wolfspeed积极推动碳化硅技术在家电领域的应用》