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光伏逆變器市場狂飆,全SiC模組會成為主流嗎?

12/02 13:50
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隨著清潔能源的快速增長,作為光伏系統(tǒng)心臟的太陽能逆變器儼然已經(jīng)成為能源革命浪潮中的超級賽道。高效的光伏系統(tǒng),離不開功率器件。全IGBT方案、混合SiC方案和全SiC方案以其在成本、性能、空間、可靠性等方面不同的優(yōu)勢,均在市場上有廣泛應(yīng)用。但隨著SiC成本下降,全SiC方案被越來越多的廠家采用。

未來10年,光伏逆變器市場狂飆

目前,風(fēng)能和太陽能的總發(fā)電量已經(jīng)超過了水力發(fā)電。預(yù)計到2028年,清潔能源的比重將達(dá)到42%。中國市場增長勢頭強勁,已成為全球清潔能源增長的主要驅(qū)動力。光伏逆變器承載著將太陽能光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電的重任,是光伏系統(tǒng)重要組件之一。預(yù)計2023-2033年的十年間,太陽能逆變器市場將會從1352億美元增長至7307億美元,年均復(fù)合增長率高達(dá)18.38%。值得一提的是,全球十大太陽能逆變器供應(yīng)商中,大多數(shù)來自中國。

安森美的SiC市場份額近年來迅速擴大,這一成果很大程度上歸功于中國市場的貢獻(xiàn),以及安森美在SiC技術(shù)方面的端到端優(yōu)勢?!?strong>在慕尼黑華南電子展同期舉行的2024碳中和創(chuàng)新論壇——新型儲能技術(shù)及應(yīng)用上,安森美電源方案事業(yè)部技術(shù)市場部高級經(jīng)理Kevin Yu表示。

3KW到350KW功率產(chǎn)品,智領(lǐng)能源全場景應(yīng)用

戶用、商業(yè)、大型電站功能不同,對功率產(chǎn)品的要求不同。

首先是戶用儲能,適用于家庭用戶,通常在住宅屋頂或庭院安裝600瓦、1千瓦或1.2千瓦的光伏組件,基本采用單管和小模組;

其次是工商業(yè)系統(tǒng),適用于大型工廠、購物中心等商業(yè)設(shè)施,規(guī)模較大,通常采用單管和小型模塊的組合;

最后是發(fā)電廠,位于偏遠(yuǎn)地區(qū)如荒山、沙漠等地,用于大規(guī)模電力生產(chǎn),全部采用模組組合。

針對這些不同的應(yīng)用場景,安森美提供了從3KW到350KW不同功率等級的功率產(chǎn)品,包括IGBT、SiC和PIM,以及多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以滿足多樣化的需求。

在選擇使用模組或單管進(jìn)行項目開發(fā)時,需要綜合考量多個因素。單管雖然成本更低、靈活性更高,并且更容易找到替代品,但設(shè)計復(fù)雜度高,需要處理電路設(shè)計、信號完整性和熱管理等問題,同時長期的可靠性和穩(wěn)定性也需要通過精心設(shè)計和測試來保證。而模組則更加易于集成,簡化了開發(fā)過程,縮短了產(chǎn)品上市時間,并且由于集成了多個組件,有助于減少PCB尺寸,提高可靠性。然而,模組的成本相對較高,靈活性較低。因此,選擇哪種方式主要取決于項目的具體需求,包括成本預(yù)算、開發(fā)時間、性能要求以及未來的可維護(hù)性等因素。安森美提供了廣泛且高性能的模組解決方案,如F1、Q0、F2、Q1、Q2和F5+BP等各種類型的模組,可以滿足不同應(yīng)用場景的需求。

全SiC模組加速滲透

采用全SiC方案,不僅能夠提高系統(tǒng)效率,還能使設(shè)計更加緊湊。此外,IGBT存在一個固有的局限,即其開關(guān)頻率無法做得很高,而SiC則可以在100kHz以上的頻率下穩(wěn)定工作,這對于許多應(yīng)用來說是一個顯著的優(yōu)勢。

在公用事業(yè)應(yīng)用中,針對1100V 兩電平Boost升壓轉(zhuǎn)換器的設(shè)計,安森美提供了三種方案以滿足不同需求:全I(xiàn)GBT [Si IGBT + 二極管]模塊方案、混合 IGBT
[Si IGBT + SiC 二極管]模塊方案、全SiC模塊方案
。在這三種方案中,全I(xiàn)GBT的成本最低,而混合IGBT由于其性能和成本之間的平衡較為普遍。全SiC方案則提供了最佳性能,包括更快的開關(guān)速度、更低的模塊損耗和更小的體積,但伴隨著更高的成本。

隨著市場對能源轉(zhuǎn)換效率和體積的要求越來越高,全SiC方案將成為一大趨勢。至于全SiC方案的成本制約因素,Kevin Yu表示:“IGBT技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年,隨著市場的成熟和技術(shù)的優(yōu)化,未來進(jìn)一步降價的空間將越來越有限。相比之下,作為一項相對較新的技術(shù),碳化硅在未來仍有較大的降價潛力和發(fā)展空間。這意味著,隨著時間的推移,全SiC方案的成本可能會逐漸降低,使其更具競爭力?!?/p>

選擇功率模塊方案時,需要根據(jù)實際應(yīng)用情況,充分考慮到未來可能的變化和擴展需求,確保所選方案能夠在較長一段時間內(nèi)保持其適用性和競爭力。在SiC模塊方面,安森美提供30 多款集成SiC MOSFET 和SiC 二極管的EliteSiC功率集成模塊(PIM),電壓額定值高達(dá)1200 V。此外,安森美還提供超過20 款結(jié)合SiC 和硅技術(shù)特性的混合Si IGBT 和 SiC器件模塊,形成全面的產(chǎn)品陣容滿足客戶的特定需求。

安森美

安森美

歷史安森美半導(dǎo)體前身是摩托羅拉集團(tuán)的半導(dǎo)體元件部門,于1999年獨立上市,繼續(xù)生產(chǎn)摩托羅拉的分立晶體管,標(biāo)準(zhǔn)模擬和標(biāo)準(zhǔn)邏輯等器件。并購紀(jì)錄2000年四月,完成收購Cherry Semiconductor。2006年,完成收購位于美國俄勒岡州Gresham的LSI Logic設(shè)計和制造設(shè)施。2008年一月,以184M美元完成收購美國模擬器件公司的穩(wěn)壓及熱管理(Voltage Regulation and Thermal Management)部門。2008年三月,以915M美元完成收購AMI Semiconductor。2008年十月,以115M美元完成收購Catalyst Semiconductor。2009年十一月,以17M美元完成收購PulseCore Semiconductor。2010年一月,以115M美元完成收購California Micro Devices。2010年六月,完成收購Sound Design Technologies, Ltd。2011年一月,完成收購日本三洋電機的子公司三洋半導(dǎo)體(SANYO Semiconductor)。2011年二月,以$31.4M美元完成收購賽普拉斯半導(dǎo)體(Cypress Semiconductor)的CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)部門。2014年五月,完成收購Truesense Imaging, Inc。2014年七月,安森美半導(dǎo)體和富士通半導(dǎo)體宣布戰(zhàn)略合作(包括晶圓代工服務(wù)協(xié)議,及日本會津若松市富士通的8吋晶圓廠的10%權(quán)益。)2014年八月,以4億美元完成收購總部位于加州的Aptina Imaging Corp。2015年七月,安森美半導(dǎo)體完成收購Axsem AG。2015年11月18日,以每股20美元,斥資24億美元現(xiàn)金收購飛兆半導(dǎo)體公司。2016年八月,安森美半導(dǎo)體宣布已就出售點火IGBT業(yè)務(wù)給 Littelfuse 達(dá)成協(xié)議,出售其瞬態(tài)電壓抑制二極管和開關(guān)型晶閘管產(chǎn)品線,售價共1.04億美元現(xiàn)金。2016年九月,安森美半導(dǎo)體完成收購飛兆半導(dǎo)體公司。產(chǎn)品安森美半導(dǎo)體制造以下的各種產(chǎn)品:定制:ASIC;定制代工服務(wù);定制ULP存儲器;定制CMOS圖像傳感器;集成無源器件分立:雙極晶體管;二極管和整流器;IGBT和FET;晶閘管;可調(diào)諧組件電源管理:AC-DC控制器和穩(wěn)壓器;DC-DC控制器、轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器;熱管理;驅(qū)動器;電壓和電流管理邏輯:時鐘產(chǎn)生;時鐘及數(shù)據(jù)分配;存儲器;微控制器;標(biāo)準(zhǔn)邏輯信號管理:放大器和比較器;模擬開關(guān);音頻/視頻的ASSP;數(shù)字電位計;EMI/RFI濾波器;接口;光電、圖像及觸摸傳感器產(chǎn)品部安森美半導(dǎo)體的各個產(chǎn)品部門:模擬方案部(ASG) - Bob Klosterboer(高騰博),執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理圖像傳感器部(ISG) – Taner Ozcelik,高級副總裁兼總經(jīng)理電源方案部(PSG) – Bill Hall(賀彥彬),執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理解決方案工程中心日本:大阪; 東京中國:上海德國:慕尼黑中國臺灣:臺北美國:加州圣荷西; 俄勒岡州波特蘭; 底特律韓國:首爾設(shè)計中心美國:亞利桑那州鳳凰城(Phoenix)、亞利桑那州錢德勒(Chandler)、得州奧斯?。ˋustin)、得州普萊諾(Plano)、羅德島州東格林尼治(East Greenwich)、科羅拉多州Longmont、加州圣克拉拉(Santa Clara)、愛達(dá)荷州波卡特洛(Pocatello)、賓夕法尼亞州Lower Gwynedd、猶他州林頓(Lindon)、愛達(dá)荷州楠帕(Nampa)加拿大:伯靈頓(Burlington), 滑鐵盧(Waterloo)比利時:梅赫倫(Mechelen),奧德納爾德(Oudenaarde),菲爾福爾德(Vilvoorde)法國:圖盧茲(Toulouse)德國:慕尼黑羅馬尼亞:布加勒斯特(Bucharest)斯洛伐克:布拉迪斯拉發(fā)(Bratislava)愛爾蘭:利默里克(Limerick)瑞士:Marin捷克:Roznov,布爾諾(Brno)韓國:首爾中國臺灣:臺北印度:班加羅爾(Bangalore),諾伊達(dá)(Noida)日本:岐阜市,群馬菲律賓:德拉克市(Tarlac City)制造工廠美國:亞利桑那州鳳凰城、亞利桑那州錢德勒、俄勒岡州Gresham、愛達(dá)荷州波卡特洛、愛達(dá)荷州楠帕、緬因州南波特蘭加拿大:伯靈頓 (安大略省)比利時:奧德納爾德捷克:Roznov中國:樂山、深圳、蘇州日本:群馬縣、埼玉縣羽生市、新潟縣新潟市韓國:富川菲律賓:Carmona, Cavite、Tarlac City、宿霧市馬來西亞:森美蘭州芙蓉市越南:邊和市、順安市社

歷史安森美半導(dǎo)體前身是摩托羅拉集團(tuán)的半導(dǎo)體元件部門,于1999年獨立上市,繼續(xù)生產(chǎn)摩托羅拉的分立晶體管,標(biāo)準(zhǔn)模擬和標(biāo)準(zhǔn)邏輯等器件。并購紀(jì)錄2000年四月,完成收購Cherry Semiconductor。2006年,完成收購位于美國俄勒岡州Gresham的LSI Logic設(shè)計和制造設(shè)施。2008年一月,以184M美元完成收購美國模擬器件公司的穩(wěn)壓及熱管理(Voltage Regulation and Thermal Management)部門。2008年三月,以915M美元完成收購AMI Semiconductor。2008年十月,以115M美元完成收購Catalyst Semiconductor。2009年十一月,以17M美元完成收購PulseCore Semiconductor。2010年一月,以115M美元完成收購California Micro Devices。2010年六月,完成收購Sound Design Technologies, Ltd。2011年一月,完成收購日本三洋電機的子公司三洋半導(dǎo)體(SANYO Semiconductor)。2011年二月,以$31.4M美元完成收購賽普拉斯半導(dǎo)體(Cypress Semiconductor)的CMOS圖像傳感器業(yè)務(wù)部門。2014年五月,完成收購Truesense Imaging, Inc。2014年七月,安森美半導(dǎo)體和富士通半導(dǎo)體宣布戰(zhàn)略合作(包括晶圓代工服務(wù)協(xié)議,及日本會津若松市富士通的8吋晶圓廠的10%權(quán)益。)2014年八月,以4億美元完成收購總部位于加州的Aptina Imaging Corp。2015年七月,安森美半導(dǎo)體完成收購Axsem AG。2015年11月18日,以每股20美元,斥資24億美元現(xiàn)金收購飛兆半導(dǎo)體公司。2016年八月,安森美半導(dǎo)體宣布已就出售點火IGBT業(yè)務(wù)給 Littelfuse 達(dá)成協(xié)議,出售其瞬態(tài)電壓抑制二極管和開關(guān)型晶閘管產(chǎn)品線,售價共1.04億美元現(xiàn)金。2016年九月,安森美半導(dǎo)體完成收購飛兆半導(dǎo)體公司。產(chǎn)品安森美半導(dǎo)體制造以下的各種產(chǎn)品:定制:ASIC;定制代工服務(wù);定制ULP存儲器;定制CMOS圖像傳感器;集成無源器件分立:雙極晶體管;二極管和整流器;IGBT和FET;晶閘管;可調(diào)諧組件電源管理:AC-DC控制器和穩(wěn)壓器;DC-DC控制器、轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器;熱管理;驅(qū)動器;電壓和電流管理邏輯:時鐘產(chǎn)生;時鐘及數(shù)據(jù)分配;存儲器;微控制器;標(biāo)準(zhǔn)邏輯信號管理:放大器和比較器;模擬開關(guān);音頻/視頻的ASSP;數(shù)字電位計;EMI/RFI濾波器;接口;光電、圖像及觸摸傳感器產(chǎn)品部安森美半導(dǎo)體的各個產(chǎn)品部門:模擬方案部(ASG) - Bob Klosterboer(高騰博),執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理圖像傳感器部(ISG) – Taner Ozcelik,高級副總裁兼總經(jīng)理電源方案部(PSG) – Bill Hall(賀彥彬),執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理解決方案工程中心日本:大阪; 東京中國:上海德國:慕尼黑中國臺灣:臺北美國:加州圣荷西; 俄勒岡州波特蘭; 底特律韓國:首爾設(shè)計中心美國:亞利桑那州鳳凰城(Phoenix)、亞利桑那州錢德勒(Chandler)、得州奧斯汀(Austin)、得州普萊諾(Plano)、羅德島州東格林尼治(East Greenwich)、科羅拉多州Longmont、加州圣克拉拉(Santa Clara)、愛達(dá)荷州波卡特洛(Pocatello)、賓夕法尼亞州Lower Gwynedd、猶他州林頓(Lindon)、愛達(dá)荷州楠帕(Nampa)加拿大:伯靈頓(Burlington), 滑鐵盧(Waterloo)比利時:梅赫倫(Mechelen),奧德納爾德(Oudenaarde),菲爾福爾德(Vilvoorde)法國:圖盧茲(Toulouse)德國:慕尼黑羅馬尼亞:布加勒斯特(Bucharest)斯洛伐克:布拉迪斯拉發(fā)(Bratislava)愛爾蘭:利默里克(Limerick)瑞士:Marin捷克:Roznov,布爾諾(Brno)韓國:首爾中國臺灣:臺北印度:班加羅爾(Bangalore),諾伊達(dá)(Noida)日本:岐阜市,群馬菲律賓:德拉克市(Tarlac City)制造工廠美國:亞利桑那州鳳凰城、亞利桑那州錢德勒、俄勒岡州Gresham、愛達(dá)荷州波卡特洛、愛達(dá)荷州楠帕、緬因州南波特蘭加拿大:伯靈頓 (安大略省)比利時:奧德納爾德捷克:Roznov中國:樂山、深圳、蘇州日本:群馬縣、埼玉縣羽生市、新潟縣新潟市韓國:富川菲律賓:Carmona, Cavite、Tarlac City、宿霧市馬來西亞:森美蘭州芙蓉市越南:邊和市、順安市社收起

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