氮化镓IC如何影响电动汽车市场？.doc

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1、氮化镓IC如何影响电动汽车市场？　　节能减碳意识兴起，这股风潮也连带席卷汽车产业，电动车需求开始快速攀升。为有效提升电动车整体功率并减少车体重量，采用新一代功率半导体可说是势在必行，氮化镓便应运而生；透过氮化镓IC，未来的电动汽车将更快、更小、具更佳的性能，同时实现更低的能源损耗。　　随着全球能源结构朝向低碳能源和节能运输转移，节能汽车产业亦正面临着挑战。如今，整个电动汽车(EV)市场的成长率已经超过传统内燃机(ICE)汽车市场成长率10倍。　　预计到2040年时，电动汽车市场将拥有35%的新车销量占有率，对于一个开始大量生产不到10年的

2、市场而言，如此的新车销售量占有率是引人注目的。　　随着整个汽车产业从基于机械之系统朝向数位统转变，与电池、电子系统及系统元件创新相结合的经济规模，对电动汽车的成长发挥了相当重要的作用。电动汽车制造商和设计人员青睐于数位设计，而市调机构Canaccord氮化镓IC如何影响电动汽车市场？　　节能减碳意识兴起，这股风潮也连带席卷汽车产业，电动车需求开始快速攀升。为有效提升电动车整体功率并减少车体重量，采用新一代功率半导体可说是势在必行，氮化镓便应运而生；透过氮化镓IC，未来的电动汽车将更快、更小、具更佳的性能，同时实现更低的能源损耗。　　随着全

3、球能源结构朝向低碳能源和节能运输转移，节能汽车产业亦正面临着挑战。如今，整个电动汽车(EV)市场的成长率已经超过传统内燃机(ICE)汽车市场成长率10倍。　　预计到2040年时，电动汽车市场将拥有35%的新车销量占有率，对于一个开始大量生产不到10年的市场而言，如此的新车销售量占有率是引人注目的。　　随着整个汽车产业从基于机械之系统朝向数位统转变，与电池、电子系统及系统元件创新相结合的经济规模，对电动汽车的成长发挥了相当重要的作用。电动汽车制造商和设计人员青睐于数位设计，而市调机构CanaccordGenuity预计，到2025年时，电动

4、汽车解决方案中每台汽车的半导体构成部分将增加50%或更多。　　本文将探讨氮化镓(GaN)电子元件以及一部分碳化硅(SiC)，在不增加汽车成本的条件下如何提高电动汽车的功率输出和效能。　　增加功率为电动车首要任务　　电动汽车类别通常包括纯电动车(BEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)，也可以包括混合动力汽车(HEV)。尽管该类汽车更依赖内燃机而非电动推进系统，考虑到开发混合动力汽车所需的电子元件数量，本文将混合动力汽车界定为电动汽车的范围。　　电动汽车产业鼓励创新电气系统的设计和开发，以取代以往的机械系统，例如：　　．空调机组：向无刷直流

5、或三相交流电机驱动压缩机转移。　　．真空或气动控制：向电子控制模组(ECM)转移。　　．线控驱动(DbW)系统：向高功率机电执行器转移。　　．停车制动器：向电动卡钳转移。　　．驱动轮系统：向端到端电气化转移。　　逻辑上，这些系统需要电子零件，包括众多半导体元件。有鉴于先进的电池管理技术，还将有更多的半导体介面不断涌现。上述系统通常依靠由12V电池供电的电路中的中低压硅(Si)MOSFET(≤150V)。目前业界正透过更高电压电池(24V和/或48V)来替代12V电池，以适应更高的电力需求，而不增加电线线径及布线成本；此替换过程同时也减少了

6、铜线的重量，提高了驱动效率。　　到目前为止，驱动轮电气化还要求汽车拥有第二个250V~450V高压(HV)电池以及配套电子设备，原因在于预计未来电池电压将升高，这将需要更新更先进电子设备。　　突破成本效益有助电动车普及　　相较于传统内燃机汽车，这一点更为明显。对于电动汽车而言，每一点重量都很重要。太重会降低产品使用寿命和消费者体验品质，而且与任何产品一样，成本控制(理想情况下/降低成本)仍然是重点所在。即使设计中增加了新功能，整体系统成本也必须顺应市场对价格的压力。　　所有这些新系统的推出，大幅增加了半导体和其他电子产品的数量以及所需的电

7、池功率，理论上，这意味着更多的重量和更高的成本。一般而言，随着汇流排电压的增加，硅电晶体开关的成本会更高，这与汽车电气化的要求是相对的。此外，一些新的车载系统的性能需要超多数量的硅元件，进而增加了系统规模、重量和成本。　　实质上，新型电动汽车系统难以支援HVSiMOSFETs、IGBTs和Superjunction等现有半导体技术。相反的，该产业正在转向功能强大的宽能隙(WBG)技术，包括SiC和硅基氮化镓(GaN-on-Si)，这两种突破性技术都在电动汽车市场中占有一席之地(表1)。　　　　与SiIGBT相比，SiC提供更高的阻断电压、

8、更高的工作温度(SiC-on-SiC)和更高的开关速度。这些功能对于牵引逆变器来说是最佳的，因为它们需要间歇性地将大量能量传输回电池。与此同时，硅基氮化镓开关为从低kW到10kW宽范围的供电系