碳化硅再出殺手級(jí)應(yīng)用

針對(duì)手機(jī)快充充電器“快、小、輕、薄”的需求，近日碳化硅功率器件再出殺手級(jí)應(yīng)用。

在手機(jī)充電器這種極度緊湊的應(yīng)用中，PCB面積極其珍貴，超薄型PD快充通常優(yōu)先選擇厚度低于2mm的表貼器件。近日基本半導(dǎo)體推出了SMBF封裝碳化硅肖特基二極管新品。而基本半導(dǎo)體本次亮相的SMBF封裝碳化硅肖特基二極管[敏感詞]的優(yōu)點(diǎn)恰恰是“快小輕薄”，其長(zhǎng)寬高僅分別為5.3mm*3.6mm*1.35mm，且比SMB封裝（厚度2.3mm）更薄，比DFN系列封裝和TO-252封裝面積更小。

圖1  手機(jī)充電器用超小型碳化硅器件

隨著業(yè)界對(duì)電源功率密度的追求，以及氮化鎵功率器件的普及，主動(dòng)式PFC需要提高工作頻率來(lái)減小磁芯體積，此時(shí)常規(guī)FRD的性能已經(jīng)不能滿足高頻下整流需要，這為碳化硅二極管在PFC上的應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。

實(shí)際上2020年，當(dāng)大多數(shù)快充電源廠商還在65W氮化鎵快充市場(chǎng)探索時(shí)，倍思就推出了業(yè)界[敏感詞]120W氮化鎵+碳化硅快充充電器。也正是這款產(chǎn)品，[敏感詞]次將“碳化硅快充”從設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，開(kāi)啟了碳化硅在快充領(lǐng)域商用的大門。

圖2 全球[敏感詞]碳化硅充電器

隨后，MOMAX、REMAX等廠商陸續(xù)跟進(jìn)，基于碳化硅推出多款百瓦級(jí)大功率快充電源，也讓越來(lái)越多的業(yè)內(nèi)人士和消費(fèi)者對(duì)碳化硅有了更進(jìn)一步的了解。

今年我國(guó)碳化硅器件企業(yè)除了基本半導(dǎo)體之外，泰科天潤(rùn)也于上海慕尼黑展上展出了三款基于碳化硅二極管的百瓦級(jí)別快充參考設(shè)計(jì)，涵蓋200W、120W和100W三個(gè)熱門功率段，其中200W與120W的參考設(shè)計(jì)采用PFC+LLC架構(gòu)，多口輸出。目前市面上可用于大功率USB PD快充電源領(lǐng)域的碳化硅供應(yīng)商還有Alpha Power Solutions創(chuàng)能動(dòng)力、Maplesemi美浦森、SGKS森國(guó)科以及PY平偉等等。

圖3 泰科天潤(rùn)推出的碳化硅PD快充模塊

筆者認(rèn)為碳化硅技術(shù)精髓在于高功率密度。不光在5G基站、新能源汽車、高鐵、智能電網(wǎng)等大功率領(lǐng)域有很好的發(fā)展，在可穿戴設(shè)備、手機(jī)充電器、高端LED等功率不高、電壓也不高但是同樣需要高功率密度的領(lǐng)域一樣大有用武之地。

第三代半導(dǎo)體充電器市場(chǎng)廣闊

以手機(jī)充電器為例，為滿足廣大用戶快速充電的需要，充電器的輸出功率近十年來(lái)翻了10倍左右，而與此同時(shí)為了用戶體驗(yàn)，充電器的體積和重量還盡量不能提升。

基本延續(xù)以上需求趨勢(shì)，假設(shè)到2025年全球手機(jī)銷量達(dá)到15億部，第三代半導(dǎo)體充電器的市場(chǎng)滲透率達(dá)到25%，第三代半導(dǎo)體充電器充電器售價(jià)降到80元計(jì)算，那么第三代半導(dǎo)體充電器的市場(chǎng)規(guī)模將高達(dá)300億元。

圖4 未來(lái)市場(chǎng)預(yù)測(cè)

資料來(lái)源《2021寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)調(diào)研報(bào)告》

另外，除手機(jī)充電器之外，第三代半導(dǎo)體器件在可穿戴設(shè)備、無(wú)人機(jī)以及其他有輕量化需求的日常電器（比如手持式吸塵器、自平衡車等）等領(lǐng)域一樣前景光明。

圖5 未來(lái)充電器發(fā)展趨勢(shì) 資料來(lái)源：充電頭網(wǎng)

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