在過去的40年中,世界人口從40億增加到了75億,這是一個巨大的數字。但是同時,全球用電速率卻從40年前的6000特瓦特上升到現在的24000特瓦特時,這意味着每個人的BGU7005用電速率在過去40年裏平均增長了三倍,遠高於人口增長率。毋庸置疑的是,這種趨勢與我們的消費習慣、生活習慣在40年間發生了巨大的變化密不可分,新能源汽車的大量出現,極大地推動了二次能源的使用。

人際溝通方式的變化也對其产生了重大影響。當Bell先生發明話機時,遠距離通訊只需很少的電量,但對比之下,現在的通話在完成同樣距離的通訊時,單位能量消耗有了顯著的提高。若把AI、機器學習、大數據處理等新興技藝與電力需求聯絡起來,電氣化擴展的速度就會令人驚嘆。除了設備自身的電力消耗,當然,能量密度也在不斷地提高。對比去年發布的第一代iPhone和iPhone11的電池密度。第一代蘋果通話的電池容量是1400毫安,而iPhone11的電池容量已經超過了3000毫安,也就是說,每單位體積/重量的電量提高了1.5倍。
純電驅動汽車是另一個典型的應用實例。多虧了電池容量和能量密度的迅速提升,特斯拉的續航歷程現在已經超過了400公裏,並且這個數字還在繼續增長。這種新型的矽基半導體器件在開關頻率、散熱、抗壓性能等方面都提出了新的挑戰和要求,而這些正是以SiCMOSFET為代表的第三代半導體器件的優點。舉例來說,高熱導率可減少對散熱系統的要求;強大的耐壓能力可降低開關損耗,從而大大提高系統效率,降低系統成本。
根據相關數據分析預計第三代半導體市場將從2020年的10億美元增長到2025年的35億美元,復合年增長率超過20%。在這些數據的背後,是工業需求、供應鏈的提升與改進,以及相關技藝的巨大進步。如碳化矽、氮化镓晶片製造中缺陷密度的減少和良率的提高,使供應穩定,不會因良率的波動而出現供應短缺。另外,晶片面積也從過去的2英寸逐漸擴大到目前6英寸,一些國際領先廠商甚至已開始規劃8英寸碳化矽的产能,以確保供應鏈穩定。就策劃方面而言,碳化矽二極管現已具備GBS、NBS技藝,在大大提高芯片抗電流能力的同時,也對策劃進行了優化,降低了成本。
重要的應用推動了SiC市場的擴展。現在,真正起風向標引領示範作用的,是特斯拉Model3上SiCMOSFET器件的大規模量产應用。盡管現在的Model3只將SiCMOSFET應用於主驅動逆變器,但即便如此,一輛汽車還是需要24個SiCMOSFET裝置。將來,車載充電機(OBC)、DC-DC等設備將成為SiCMOSFET器件的理想使用場景,隨着電動汽車市場規模的迅速擴大,SiCMOSFET产品出貨量的大幅增長也就不足為奇了。新型汽車充電桩市場的迅猛擴展也是不容忽視的。在30/40/100千瓦充電站的大規模布局,意味着充電能量的提高和充電時間的縮短,對於降低整個充電桩系統成本、提高系統能量密度、改善散熱系統性能等等,都起到了積極的作用。
光伏逆變器和風能产業,得益於低開關損耗、高頻率、高熱導率和高可靠性等優點,,碳化矽器件可以在相同體積的逆變器中輸出2倍以上的功率,或者降低離岸風能的維修維持費用。
還有一個值得關註的方面,與我們生活密切相關的通話快充。現在通話充電器的功率已經從過去的幾瓦提升到現在的65瓦,甚至超過了100瓦,其中使用了大量的氮化镓器件。類似於碳化矽特性,氮化镓同樣可以減少系統散熱,提高整個系統的效率,從而使同樣體積和重量的充電器能夠輸出更大的電流來滿足快速充電市場的需求。同樣的情況也發生在數據中心,作為電力大亨,即使只提高能源效率0.1%-0.2%,也能為全球能源消耗帶來巨大的節能效益。