2026年碳化硅、氮化镓电力市场规模有望突破55亿美元

伦敦，9月10日(Argus)——根据法国电子咨询公司Yole development(Yole)的数据，减少二氧化碳排放、可再生能源和电力移动设备的增长正推动基于氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)而非传统硅片的创新电子能源设备的需求。

“随着我们使用和发电方式的改变，这些先进材料将对我们需要的基础设施和能源效率至关重要，”首席电力电子和电池分析师米兰·林夏薇在上周EPE举行的欧洲电力电子会议间隙表示。

Yole预计，2020-26年SiC功率器件市场的复合平均增长率(CAGR)为36%至45亿美元，而CAGRGaN器件市场的复合平均增长率为68%至11亿美元。

利用半导体技术实现电能数字化控制的电力电子已经无处不在。全球超过80%的发电来自某种电力电子设备。传统上，硅芯片被使用，但是随着需求的增加，科学家和工程师开始寻找新的材料，化合物半导体。在化合物半导体中，晶片由超高纯度晶格中化学结合的两种或多种元素制成。这种结合使得获得独特的性能成为可能。碳化硅(硅与碳结合)和氮化镓(镓和氮)是众所周知的宽带隙半导体。这意味着它们可以处理比硅高得多的电压，这使得它们在高级应用中至关重要。

“通过使用碳化硅芯片而不是硅，电力电子系统中的转换损耗将大大降低，这可能意味着电动汽车(EV)的行驶里程更长或电池更小，”林夏薇说。“SiC和GaN有时被视为竞争对手，但尽管它们有一些重叠，但两者确实都有发展空间。”

碳化硅最适合高压应用，例如电动汽车中的牵引逆变器，它将电池的直流电转换成电机所需的交流电。氮化镓实现了更快的开关速度，这使它在充电器和电源方面有着重要的应用。

消费上升和间歇性发电

Yole估计，在路上增加一辆电池电动车，相当于一个小家庭的用电需求。

计算基于14-18千瓦时/100公里的电动汽车能效和60-80公里的日行驶距离，约为8-11千瓦时/天。相比之下，家庭平均日消耗量为10-15千瓦时。电动汽车不仅仅是汽车，还有电动公共汽车、卡车、工业车辆、自行车、滑板车，甚至渡轮。电动汽车的电力需求将大幅上升，公用事业公司越来越多地考虑部署可再生能源和电动汽车充电基础设施。 

电网也将不得不适应太阳能、风能和其他可再生能源的间歇性发电所占的越来越大的份额。所有这些将使电力电子在整个基础设施中有许多相互关联的应用(见下图)。从连接邻国电网以汇集能源的高压DC线路，到单个房屋的太阳能电池板系统，它们都需要电力电子技术。

“在所有这些变化中，许多创新和研发的重点是电动汽车，尤其是乘用车，”Rosina说。“我认为你会看到汽车电池和电力电子产品的领先地位，公用事业和其他应用将紧随其后。”