碳化硅再出殺手級應用

針對手機快充充電器“快、小、輕、薄”的需求，近日碳化硅功率器件再出殺手級應用。

在手機充電器這種極度緊湊的應用中，PCB面積極其珍貴，超薄型PD快充通常優先選擇厚度低于2mm的表貼器件。近日基本半導體推出了SMBF封裝碳化硅肖特基二極管新品。而基本半導體本次亮相的SMBF封裝碳化硅肖特基二極管[敏感詞]的優點恰恰是“快小輕薄”，其長寬高僅分別為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  手機充電器用超小型碳化硅器件

隨著業界對電源功率密度的追求，以及氮化鎵功率器件的普及，主動式PFC需要提高工作頻率來減小磁芯體積，此時常規FRD的性能已經不能滿足高頻下整流需要，這為碳化硅二極管在PFC上的應用創造有利條件。

實際上2020年，當大多數快充電源廠商還在65W氮化鎵快充市場探索時，倍思就推出了業界[敏感詞]120W氮化鎵+碳化硅快充充電器。也正是這款產品，[敏感詞]次將“碳化硅快充”從設想變為現實，開啟了碳化硅在快充領域商用的大門。

圖2 全球[敏感詞]碳化硅充電器

隨后，MOMAX、REMAX等廠商陸續跟進，基于碳化硅推出多款百瓦級大功率快充電源，也讓越來越多的業內人士和消費者對碳化硅有了更進一步的了解。

今年我國碳化硅器件企業除了基本半導體之外，泰科天潤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別快充參考設計，涵蓋200W、120W和100W三個熱門功率段，其中200W與120W的參考設計采用PFC+LLC架構，多口輸出。目前市面上可用于大功率USB PD快充電源領域的碳化硅供應商還有Alpha Power Solutions創能動力、Maplesemi美浦森、SGKS森國科以及PY平偉等等。

圖3 泰科天潤推出的碳化硅PD快充模塊

筆者認為碳化硅技術精髓在于高功率密度。不光在5G基站、新能源汽車、高鐵、智能電網等大功率領域有很好的發展，在可穿戴設備、手機充電器、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域一樣大有用武之地。

第三代半導體充電器市場廣闊

以手機充電器為例，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翻了10倍左右，而與此同時為了用戶體驗，充電器的體積和重量還盡量不能提升。

基本延續以上需求趨勢，假設到2025年全球手機銷量達到15億部，第三代半導體充電器的市場滲透率達到25%，第三代半導體充電器充電器售價降到80元計算，那么第三代半導體充電器的市場規模將高達300億元。

圖4 未來市場預測

資料來源《2021寬禁帶半導體產業調研報告》

另外，除手機充電器之外，第三代半導體器件在可穿戴設備、無人機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）等領域一樣前景光明。

圖5 未來充電器發展趨勢 資料來源：充電頭網

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