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行業(yè)報(bào)告顯示，2024年全球SiC功率器件市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到39.55億美元，預(yù)計(jì)2031年將至142.4億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為20.4%（2025-2031）。高速增長(zhǎng)的市場(chǎng)背后有哪些關(guān)鍵技術(shù)需要關(guān)注？對(duì)SiC功率模塊的需求又將呈現(xiàn)哪些趨勢(shì)？
日前，在慕尼黑上海電子展2025期間，TDK產(chǎn)品市場(chǎng)部總監(jiān)Stefan Benkhof博士與TDK大中華區(qū)產(chǎn)品市場(chǎng)部總監(jiān)張浩，共同接受了與非網(wǎng)總編高揚(yáng)的采訪(fǎng)，就這些話(huà)題進(jìn)行了深入探討。
乘數(shù)效應(yīng)，推動(dòng)SiC市場(chǎng)高速擴(kuò)張
TDK產(chǎn)品市場(chǎng)部總監(jiān)Stefan Benkhof博士認(rèn)為，推動(dòng)SiC功率模塊發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力體現(xiàn)在兩大技術(shù)趨勢(shì)上：功率密度提升與能效優(yōu)化。不同于傳統(tǒng)硅基模塊，SiC技術(shù)通過(guò)縮小體積、降低損耗實(shí)現(xiàn)了性能提升，不過(guò)由于初期成本較高，因此行業(yè)也在重點(diǎn)評(píng)估實(shí)際收益與應(yīng)用場(chǎng)景的適配性。他指出，隨著SiC價(jià)格的逐年下降，其應(yīng)用范圍在不斷拓寬；同時(shí)，已在新能源汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域規(guī)?；瘧?yīng)用的SiC模塊，隨著這些行業(yè)的高速增長(zhǎng)，仍在進(jìn)一步催生增量需求。
“技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，以及現(xiàn)有應(yīng)用場(chǎng)景的需求增長(zhǎng)——這兩方面將互為乘數(shù)效應(yīng)，共同推動(dòng)SiC市場(chǎng)的增長(zhǎng)和繁榮”，Stefan Benkhof博士強(qiáng)調(diào)。
TDK作為上游供應(yīng)商，如何在這一高速增長(zhǎng)的市場(chǎng)中進(jìn)行深度創(chuàng)新，尋求更大的發(fā)展空間？TDK大中華區(qū)產(chǎn)品市場(chǎng)部總監(jiān)張浩表示，中國(guó)是全球SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的核心驅(qū)動(dòng)者，為深度融入這一戰(zhàn)略市場(chǎng)，TDK已與比亞迪等頭部企業(yè)建立了深度技術(shù)合作，共同推進(jìn)SiC功率模塊的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新。
如何設(shè)計(jì)高效、緊湊的SiC功率模塊？
如何設(shè)計(jì)高效、緊湊的SiC功率模塊？Stefan Benkhof博士表示，熱管理能力是核心考量之一：一方面要盡可能減少熱量的產(chǎn)生，另一方面需要運(yùn)用快速導(dǎo)熱的材料做好散熱設(shè)計(jì)。TDK的材料與創(chuàng)新正是圍繞這些目標(biāo)展開(kāi)。
從現(xiàn)場(chǎng)展示的一款緊湊型模塊方案來(lái)看，它在小體積結(jié)構(gòu)中集成了多層內(nèi)部走線(xiàn)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)400千瓦的工業(yè)級(jí)電力輸出能力。
Stefan Benkhof博士指出，反鐵電電容器和智能多層氮化鋁（AlN）基板，是TDK實(shí)現(xiàn)高效、緊湊型SiC功率模塊的兩大核心技術(shù)。
就反鐵電電容而言，其獨(dú)特之處在于將以下三大優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了結(jié)合：第一，電容密度高，產(chǎn)品體積小；第二，能夠承受高電流；第三，耐熱性能好，能夠在高溫工作環(huán)境下穩(wěn)定工作，且使用壽命長(zhǎng)。
其次在智能多層AlN基板方面，TDK不僅優(yōu)化了冷卻需求，還提高了功率密度。AlN材料具有180 W/m·K的熱導(dǎo)率，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)陶瓷材料，并且具備出色的電絕緣性，以及與SiC、GaN等材料相匹配的熱膨脹系數(shù)，有效減少了熱機(jī)械應(yīng)力。該技術(shù)采用多層設(shè)計(jì)，且內(nèi)嵌EMI屏蔽層減少了外部干擾，實(shí)現(xiàn)了小型化、緊湊化的封裝解決方案，適用于汽車(chē)（如LIDAR、車(chē)載充電器）、工業(yè)（如快速充電站）及發(fā)光設(shè)備（如光伏逆變器）。
據(jù)介紹，反鐵電電容已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)多年，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)與工業(yè)場(chǎng)景中。而AlN多層基板是一項(xiàng)新開(kāi)發(fā)的技術(shù)，還未展開(kāi)大規(guī)模生產(chǎn)，不過(guò)TDK的技術(shù)和設(shè)備儲(chǔ)備已為此做好準(zhǔn)備。
從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)，TDK如何推動(dòng)SiC核心技術(shù)規(guī)?；?？
從單一材料供應(yīng)商到系統(tǒng)級(jí)解決方案提供者，TDK在反鐵電電容和多層AlN基板方面的成果，恰是其多年來(lái)在材料、工藝體系等方面的協(xié)同創(chuàng)新以及量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。
以反鐵電電容器為例，TDK并未采用學(xué)術(shù)研究中追求材料極限性能的單晶材料，而是選擇了對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)更為經(jīng)濟(jì)的多晶PZT材料路線(xiàn)，從而平衡了方案的性能與量產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，推動(dòng)了該技術(shù)的大規(guī)模商用。
再看AIN基板技術(shù)，在多層結(jié)構(gòu)方面仍面臨生產(chǎn)成本、高溫環(huán)境、穩(wěn)定性等挑戰(zhàn)。不過(guò)，Stefan Benkhof博士強(qiáng)調(diào)，TDK具備多年的工藝傳承優(yōu)勢(shì)，復(fù)合基板技術(shù)已在TDK奧地利工廠(chǎng)積累多年經(jīng)驗(yàn)，且可以復(fù)用已有的多層產(chǎn)品產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備，目前已完成初步量產(chǎn)準(zhǔn)備，正在與客戶(hù)進(jìn)行合作驗(yàn)證。
張浩補(bǔ)充，在當(dāng)前市場(chǎng)中，單層AlN基板供應(yīng)商并不少見(jiàn)，但憑借多層材料和產(chǎn)線(xiàn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)多達(dá)15層結(jié)構(gòu)的企業(yè)卻屈指可數(shù)。這一技術(shù)壁壘也使得TDK在中國(guó)市場(chǎng)更具差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)將這些核心技術(shù)相結(jié)合，TDK為下一代高效、緊湊型SiC功率模塊提供了重要的推動(dòng)力。未來(lái)，通過(guò)將這些技術(shù)融入設(shè)計(jì)中，制造商能夠更好地滿(mǎn)足新能源汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心、可再生能源發(fā)電等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芄β兽D(zhuǎn)換設(shè)備的需求，同時(shí)推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。
如何以材料優(yōu)勢(shì)塑造SiC功率模塊競(jìng)爭(zhēng)力？
1935年，TDK以鐵氧體材料商業(yè)化起家，90年來(lái)，TDK始終以材料科學(xué)為創(chuàng)新根基。以反鐵電電容為例，TDK通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)材料特性的創(chuàng)新，對(duì)介電常數(shù)實(shí)現(xiàn)了成功調(diào)控，使其兼具高電容密度與高溫穩(wěn)定性。這種材料復(fù)用和性能重構(gòu)的能力，離不開(kāi)TDK數(shù)十年的積累，也是其引領(lǐng)功率模塊領(lǐng)域的關(guān)鍵。
此外，為了最大限度發(fā)揮多種組合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，TDK始終注重“性能、成本和可靠性”的權(quán)衡實(shí)現(xiàn)，精準(zhǔn)聚焦應(yīng)用場(chǎng)景。由技術(shù)升級(jí)帶來(lái)的成本增加，通過(guò)高性能匹配目標(biāo)應(yīng)用需求，例如在SiC功率模塊規(guī)模應(yīng)用的新能源汽車(chē)主驅(qū)逆變器、數(shù)據(jù)中心電源等；另一方面，TDK不斷加強(qiáng)與頭部客戶(hù)的深度合作，確保技術(shù)的領(lǐng)先性，持續(xù)引領(lǐng)未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展。
