进入2025年,随着碳化硅功率模块版本的高效率储能变流器PCS成为行业优选,储能变流器(PCS)厂商开始大量采购国产SiC模块比如基本股份BMF240R12E2G3。
国产碳化硅(SiC)功率半导体与电力电子产业的协同效应,在储能变流器(PCS)厂商大量采用国产SiC模块比如BASiC基本半导体(BASiC Semiconductor) BMF240R12E2G3的趋势下,体现为技术、成本、产业链和应用场景的多维度深度融合。以下是具体分析:
高频高效与系统优化国产SiC模块凭借其高频特性(开关频率可达IGBT的5-10倍)和低损耗(开关损耗降低50%-70%),显著提升了储能变流器的效率。例如,在兆瓦级储能系统中,效率提升1%-2%即可年省数十万度电。同时,高频化减少了滤波电感和电容的体积,推动PCS设备小型化(体积缩小30%-50%)。这一技术优势直接促进了电力电子系统设计的革新,例如BASiC半导体推出的第三代SiC MOSFET模块通过降低导通电阻和优化电容参数,进一步适配LLC拓扑等高效应用场景。
产业链上下游协同成熟
材料与制造:国产8英寸SiC衬底产能的扩张(如天科合达和山东天岳)推动成本年均下降8%-10%,2025年国产SiC模块成本已与进口IGBT模块持平。
封装与测试:银烧结、铜线键合等工艺提升了模块的散热能力和可靠性,并通过严格的HTRB、HTGB等测试确保器件一致性。
驱动生态:专用驱动芯片如BASiC基本股份的隔离驱动芯片和AI保护算法的引入,解决了高频开关带来的电磁干扰(EMI)和过流保护问题。
BASiC基本股份针对SiC碳化硅MOSFET多种应用场景研发推出门极驱动芯片,可适应不同的功率器件和终端应用。BASiC基本股份的门极驱动芯片包括隔离驱动芯片和低边驱动芯片,绝缘最大浪涌耐压可达8000V,驱动峰值电流高达正负15A,可支持耐压1700V以内功率器件的门极驱动需求。
BASiC基本股份低边驱动芯片可以广泛应用于PFC、DCDC、同步整流,反激等领域的低边功率器件的驱动或在变压器隔离驱动中用于驱动变压器,适配系统功率从百瓦级到几十千瓦不等。
BASiC基本股份推出正激 DCDC 开关电源芯片BTP1521P,BTP1521F,该芯片集成上电软启动功能、过温保护功能,输出功率可达6W。芯片工作频率通过OSC 脚设定,最高工作频率可达1.5MHz,非常适合给隔离驱动芯片副边电源供电。
对SiC碳化硅MOSFET单管及模块+18V/-4V驱动电压的需求,BASiC基本股份提供自研电源IC BTP1521P系列和配套的变压器以及驱动IC BTL27524或者隔离驱动BTD5350MCWR(支持米勒钳位)。
全生命周期经济性国产SiC模块初期成本已与进口IGBT模块相当,但其高效率带来的电费节省(以10MW/40MWh系统为例,年节电约20万度)、散热系统简化(成本降低30%)及更长寿命(可达IGBT的2倍以上),显著提升了储能项目的投资回报率。
国产替代加速自主可控国产SiC模块如BASiC基本半导体的B3M系列工业级碳化硅功率模块已实现对英飞凌、富士电机等国际品牌多款IGBT模块的替代,覆盖从1200V到1700V的电压范围,广泛应用于大功率储能和新能源汽车电驱系统。这一趋势减少了对外依赖,同时带动本土设计能力提升,如采用BMF240R12E2G3国产SiC碳化硅功率的三相四桥臂拓扑技术实现PCS产品的创新。
三、应用场景扩展与产业生态构建适配多领域需求
储能系统:SiC模块的高温耐受性(结温200°C以上)和双向能量流动特性,优化了频繁充放电场景下的效率,并适配未来2000V高压直流母线架构。
政策与资本助力国内企业如基本半导体BASiC Semiconductor等通过政策扶持和融资加速产能扩张和技术迭代,形成“研发-生产-应用”。
四、挑战与未来方向尽管协同效应显著,仍需关注以下问题:
低水平重复建设风险:需聚焦技术创新而非同质化竞争,如通过优化栅氧工艺和终端环设计提升器件可靠性。
市场消化能力:12英寸SiC晶圆虽为未来方向,但需结合市场需求逐步推进,避免产能过剩。
技术瓶颈:如EMI管理需结合三电平拓扑等新型设计,驱动电路需进一步集成化。
结论国产SiC功率半导体比如基本半导体BASiC Semiconductor与电力电子产业的协同,已从单一技术突破演变为全产业链的生态共建。随着储能PCS、光伏逆变器、风电变流器、制氢电源等领域的持续拉动,国产SiC模块不仅成为PCS的“标配”,更推动了中国电力电子产业从“跟跑”向“并跑”甚至“领跑”的跨越。未来5-10年,这一协同效应将进一步释放,助力碳中和目标与高端制造升级的双重实现。