新基建時(shí)代，碳化硅在六大領(lǐng)域的典型應(yīng)用

“新基建”：駛向科技強(qiáng)國(guó)的“數(shù)字高速公路”

當(dāng)前，抗擊疫情的硬仗還沒(méi)打完，疫后重建的硬仗已經(jīng)打響，動(dòng)力就是“新基建”。

3月4日，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開(kāi)會(huì)議，強(qiáng)調(diào)要加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度。一時(shí)間，“新基建”成為人們熱議的經(jīng)濟(jì)話題。

何為“新基建”?

“新基建”覆蓋5G基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等七大領(lǐng)域，涉及通信、電力、交通、數(shù)字等多個(gè)社會(huì)民生重點(diǎn)行業(yè)。國(guó)家在新一輪的基建刺激中對(duì)這七個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的投資規(guī)模也是相當(dāng)驚人，根據(jù)賽迪智庫(kù)預(yù)測(cè)，到2025年新基建帶動(dòng)相關(guān)投資累計(jì)總規(guī)模將超過(guò)17萬(wàn)億!

“新基建”是發(fā)力科技端的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。相較于傳統(tǒng)的鐵路、公路、橋梁等“老基建”，“新基建”所包含的5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、人工智能等領(lǐng)域，都是著眼于經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展必須加快發(fā)展的科技領(lǐng)域。當(dāng)前各國(guó)經(jīng)濟(jì)都在朝智能化、數(shù)字化、科技化的方向發(fā)展，我國(guó)加快以5G+云+AI等為代表的“新基建”，無(wú)疑是建設(shè)一條駛向科技強(qiáng)國(guó)的“數(shù)字高速公路”。

碳化硅在“新基建”領(lǐng)域的典型應(yīng)用

碳化硅屬于第三代半導(dǎo)體材料之一，具備大功率、低損耗、高可靠、低散熱等特點(diǎn)，可應(yīng)用于 1200 伏特以上的高壓、嚴(yán)苛環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)電、鐵路等大型交通工具，及太陽(yáng)能逆變器、不斷電系統(tǒng)、智慧電網(wǎng)、電源供應(yīng)器等高功率應(yīng)用領(lǐng)域。碳化硅應(yīng)用涵蓋了新基建涉及的絕大部分領(lǐng)域，這給國(guó)內(nèi)以基本半導(dǎo)體為代表的碳化硅企業(yè)帶來(lái)巨大利好。

(一)5G基建——通信電源

通信電源是服務(wù)器、基站通訊的能源庫(kù)，為各種傳輸設(shè)備提供電能，保證通訊系統(tǒng)正常運(yùn)行。碳化硅MOSFET的高頻特性使得電源電路中的磁性單元體積更小、重量更輕，電源整體效率更高;碳化硅肖特基二極管反向恢復(fù)幾乎為零的特性使其在許多PFC電路中具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，在3kW高效通信電源無(wú)橋交錯(cuò)PFC電路中，使用2顆基本半導(dǎo)體650V/10A碳化硅肖特基二極管，可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)滿載效率大于等于95%的高技術(shù)要求。

(二)新能源汽車充電樁——充電樁電源模塊

新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了充電柱的需求增長(zhǎng)，對(duì)新能源電動(dòng)汽車而言，提升充電速度和降低充電成本是行業(yè)發(fā)展的兩大目標(biāo)。在充電樁電源模塊中使用碳化硅器件，可以實(shí)現(xiàn)充電樁電源模塊的高效化和高功率化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)充電速度的提升和充電成本的降低。

(三)大數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)——服務(wù)器電源

服務(wù)器電源是服務(wù)器能源庫(kù)，服務(wù)器提供電能，保證服務(wù)器系統(tǒng)正常運(yùn)行。在服務(wù)器電源中使用碳化硅功率器件，可以提升服務(wù)器電源的功率密度和效率，整體上縮小數(shù)據(jù)中心的體積，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心整體建設(shè)成本的降低，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的環(huán)保效率。

碳化硅MOSFET具有高頻特性，可使電源電路的磁性單元體積更小、重量更輕，電源整體效率更高;碳化硅肖特基二極管反向恢復(fù)幾乎為零，可運(yùn)用于各種PFC電路。例如，在3kW服務(wù)器電源模塊中，在圖騰柱PFC中使用基本半導(dǎo)體碳化硅MOSFET可以顯著提升服務(wù)器電源的效率，實(shí)現(xiàn)更高的效率要求。

(四)特高壓——應(yīng)用柔性輸電直流斷路器

特高壓作為大型系統(tǒng)工程，將催發(fā)從原材料和元器件等一系列的需求，而功率器件是輸電端特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)和變電端電力電子變壓器(PET)的關(guān)鍵器件。直流斷路器作為柔性直流輸電的關(guān)鍵部分之一，其可靠性對(duì)整個(gè)輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著較大影響。

由于直流斷路器整體電壓高，受限硅器件目前電壓等級(jí)，使用傳統(tǒng)硅基器件設(shè)計(jì)直流斷路器需要多級(jí)子單元串聯(lián)，在直流斷路器中使用高電壓碳化硅器件可以大大減少串聯(lián)子單元數(shù)量，是行業(yè)研究的重點(diǎn)方向。未來(lái)高電壓碳化硅功率器件成熟穩(wěn)定后，在直流斷路器中具有廣闊的應(yīng)用前景。

(五)城際高鐵和城際軌道交通——牽引變流器、電力電子變壓器、輔助變流器、輔助電源

軌道交通行業(yè)也是碳化硅功率器件主要指標(biāo)應(yīng)用行業(yè)之一。未來(lái)軌道交通對(duì)電力電子裝置，比如牽引變流器、電力電子電壓器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高這些裝置的功率密度和工作效率，將有助于明顯減輕軌道交通的載重系統(tǒng)。

目前，受限于碳化硅功率器件的電流容量，碳化硅混合模塊將首先開(kāi)始替代部分硅IGBT模塊。未來(lái)隨著碳化硅器件容量的提升，全碳化硅模塊將在軌道交通領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。碳化硅器件可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備進(jìn)一步高效率化和小型化，在軌道交通方面具有巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。日本新干線N700S已經(jīng)率先在牽引變流器中使用碳化硅功率器件，大幅降低整車的重量，實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)載效率和降低運(yùn)營(yíng)成本。

依托碳化硅領(lǐng)先技術(shù)，基本半導(dǎo)體助力中國(guó)“新基建”

“新基建”的部署，正推動(dòng)以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來(lái)發(fā)展紅利?；景雽?dǎo)體自主研發(fā)的全電流電壓等級(jí)碳化硅肖特基二極管、首款國(guó)產(chǎn)通過(guò)工業(yè)級(jí)可靠性測(cè)試的1200V碳化硅MOSFET，以及車規(guī)級(jí)全碳化硅功率模塊等系列產(chǎn)品，可為5G基建、特高壓、城際高鐵和城際軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新基建項(xiàng)目提供穩(wěn)定可靠的電力電子解決方案。

作為中國(guó)碳化硅功率器件領(lǐng)軍企業(yè)，以及5G產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟理事單位，基本半導(dǎo)體掌握行業(yè)領(lǐng)先的碳化硅核心技術(shù)，研發(fā)覆蓋材料制備、芯片設(shè)計(jì)、制造工藝、封裝測(cè)試、驅(qū)動(dòng)應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)全鏈條。通過(guò)前瞻布局新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)，基本半導(dǎo)體正以排頭兵之勢(shì)，積極投身中國(guó)“新基建”事業(yè)，為“中國(guó)智造”高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。