碳化硅写入十四五规划，快充市场成为第三代半导体突破口

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2022-03-17 07:38:42 0

2020年，当大多数快充电源厂商还在65W氮化镓快充市场探索时，倍思开创性的推出了业界*120W氮化镓+碳化硅快充充电器。也正是这款产品，*次将“碳化硅快充”从设想变为现实，开启了碳化硅在快充领域商用的大门。

随后，MOMAX、REMAX等厂商陆续跟进，基于碳化硅推出多款百瓦级大功率快充电源，也让越来越多的业内人士和消费者对碳化硅有了更进一步的了解。

一、官宣：碳化硅写入十四五规划

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2021年3月13日，新华网刊登了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，其中“集成电路”领域，特别提出碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体要取得发展。

碳化硅和氮化镓都属于第三代半导体宽禁带半导体材料，能够在“十四五规划”中提名，足以说明其重要程度已经上升到了*的层面。相信在*的助推下，国内将迅速形成适合第三代半导体发展的环境，前景十分值得期待。

二、碳化硅用于快充的优势

碳化硅（SiC）是碳和硅的化合物，碳化硅单晶材料目前采用物理气相输运（PVT）法，在超过2000℃的高温下，将碳粉和硅粉通过高温分解成原子，通过温度控制沉积在碳化硅籽晶上形成碳化硅晶体。

作为第三代半导体材料，碳化硅（SiC）与硅（Si）相比，介电击穿强度更大、饱和电子漂移速度更快且热导率更高。因此，当用于半导体器件中时，碳化硅器件拥有高耐压、高速开关、低导通电阻、高效率等特性，有助于降低能耗和缩小系统尺寸。

碳化硅可以广泛应用于电动汽车、逆变器、轨道交通、太阳能、风力发电、消费类电源等领域。近年来，随着USB PD快充技术的普及和氮化镓技术的成熟，大功率快充电源市场逐渐兴起，碳化硅二极管也开始在消费类电源市场中崭露头角，进入了多款百瓦级大功率快充供应链，助力快充电源实现更高的效率和更小的体积。

充电头网了解到，在大功率快充电源产品中，碳化硅二极管主要用于PFC级的升压整流；搭配氮化镓功率器件，可以将PFC级的工作频率从传统快充的不足100KHz提升到300KHz，由此减小升压电感体积，实现高功率密度的设计，同时也让电源的效率得到了大幅提升。

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开关电源中，由于整流后采用大容量的滤波电容，呈现容性负载，而在电容充放电时会使电网中产生大量高次谐波，产生污染和干扰，人们开始在开关电源中引入PFC电路，功率在75W以上的开关电源强制要求加入PFC电路以提高功率因数，修正负载特性。

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PFC分为被动式和主动式两种。被动式采用大电感串联补偿，主要缺点是体积大，且效率低。随着近年来半导体器件迅猛发展，被动式PFC被主动式PFC*取代。主动式PFC采用PFC控制器、开关管、电感和二极管组成升压电路，具有体积小，输入电压范围宽，功率因数补偿效果好的优点。

因此，碳化硅在消费类电源领域的关注度越来越高，并逐渐成为了大功率快充产品的核心竞争力。

三、快充市场碳化硅供应商

充电头网通过调研了解到，目前市面上可用于大功率USB PD快充电源领域的碳化硅有五家供应商，分别是Alpha Power Solutions创能动力、Global Power泰科天润、Maplesemi美浦森、SGKS森国科以及PY平伟。

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以下排名不分先后，仅按照品牌首字母排序，方便读者查阅。

Alpha Power Solutions 创能动力

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Alpha Power Solutions (APS) 成立于2017年，2019年总部由香港迁至上海，是国内率先成功开发出碳化硅6英寸晶圆制造技术的企业，结合专有的关键SiC工艺，专注于制造大功率SiC器件。截至目前，公司已开发出三十多种产品，自主拥有发明和应用专利逾30项。现有业界*的量产SiC二极管产品，其*高电压至3300V，电流*高至50A。

Alpha Power Solutions是国内率先在硅晶圆代工厂成功试产6英寸碳化硅晶圆的公司；国内率先在碳化硅二极管生产上采用Thinning Technology工艺的公司；国内率先拥有自主专利的JBS架构（Buffer JBS）；国内率先在产品性能和品质上向*厂家看齐的碳化硅器件供应商。

据报道，创能动力推出的碳化硅二极管ACD06PS065G，可用于太阳能逆变器，AC/DC转换器，DC/DC转换器和不间断电源等。值得一提的是，该器件还参与了业界首碳化硅+氮化镓快充的开发，让碳化硅正式在消费类电源领域实现商用。

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泰科天润半导体科技（北京）有限公司是*碳化硅（SiC）功率器件产业化的倡导者之一。泰科天润致力于*半导体功率器件制造产业的发展，并向*功率器件消费者提供优质的半导体功率器件产品和专业服务。

泰科天润在北京拥有一座完整的半导体工艺晶圆厂，并在湖南浏阳建成6英寸碳化硅功率芯片生产线，可在4/6英寸SiC晶圆上实现半导体功率器件的制造工艺。作为国内碳化硅研发生产和平台服务型公司，泰科天润的产品线涉及基础核心技术产品、碳化硅成型产品以及多套行业解决方案。

目前泰科天润的碳化硅器件650V/2A-100A、1200V/2A-50A、1700V/5A -50A、3300V/0.6A-50A等系列的产品已经投入批量生产，并推出了两款快充PFC电路专用的碳化硅二极管，产品质量完全可以比肩*同行业的*水平。

泰科天润通过与产业同行、科研院所、国内外专家共同探索与开发，正在将SiC功率器件推广到更多更广的应用领域。

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美浦森半导体成立于2014年，是一家集研发、设计、生产、销售和服务为一体的完整型产业链公司，*级高新技术企业,主营功率MOS、中低压MOS、超结MOS、碳化硅MOS、碳化硅二极管等系列产品。

美浦森半导体专注于设计、开发、测试和销售基于*的 Planar VDMOS、Trench MOS、SJMOS、SiC SBD、SiC MOS等工艺结构的功率器件产品。以消费类电子、工业领域、新能源领域等为市场目标，致力成为**的功率元器件公司。

据了解，美浦森推出了PFC电路专用碳化硅二极管，具备650V耐压和175度的耐温，目前已经进入MOMAX和REMAX两大知名配件品牌供应链，性能获得客户一致认可。

SGKS森国科

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深圳市森国科科技股份有限公司成立于2013 年11 月，属于无晶圆半导体设计企业。公司总部设在深圳市南山区科技生态园，在深圳、成都设有研发及运营中心。

森国科成立以来，推出了Vision-ADAS（*辅助驾驶）、AI记录仪、电源系列芯片，在汽车及消费性电子产业得到了广泛的应用。2018年公司开始投入电机驱动芯片与SiC功率器件的开发，2020年产品已经开始在市场暂露头角。

森国科在4G记录仪、ADAS、智能猫眼门铃等市场提供整体芯片与系统解决方案，为客户提供一站式服务，为上下游合作伙伴创造更多机会。

PY平伟

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重庆平伟实业股份有限公司是一家集芯片设计、封测、应用与可靠性检测服务一体化的功率半导体IDM产品公司。公司以功率半导体器件为产业基础，面向智能终端、工业控制、物联网、新能源汽车、5G通讯、家电、卫星互联网、安全电子、绿色照明等市场领域，建立了产品开发、制造和测试平台，提供高可靠性的中低压和高压功率器件、模块等产品和系统解决方案。

平伟位于重庆市梁平工业园区，专业生产各类半导体器件，包括整流二极管、快恢复二极管、TVS、齐纳二极管、肖特基、整流桥、MOSFET、IGBT、同步整流器件、SiC及GaN器件等，占地面积24万平方米，注册资金3.5亿元，总投资超过15亿元。

公司拥有45条封装生产线和6条中试生产线，建设有自主可控半导体离散型智能制造车间，年产销各类功率半导体器件200亿只，是国内超大的电源配套功率半导体器件综合供应商。

针对大功率PD快充的PFC整流电路应用，平伟推出了一款碳化硅二极管PASC0665GG，具有零反向恢复/零正向恢复特性、高效运行、切换速度极快、不受温度影响的开关特性。

四、碳化硅快充案例

凭借其独特的属性，碳化硅已经开始在大功率、高密度快充电源中崭露头角，获得众多快充电源企业青睐。充电头网通过往期的拆解了解到，目前已有倍思120W快充、MOMAX 100W 快充，以及REMAX 100W快充率先导入了碳化硅技术，从而也让产品实现了更高的功率密度。

1、Baseus倍思2C1A 120W氮化镓充电器

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2020年2月25日，倍思推出**款氮化镓+碳化硅 (GaN+SiC) 充电器，并在kickstarter众筹成功。该产品功率高达120W，并且同样搭配2C1A多口输出配置。倍思Galio 120W充电器中使用的氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）是目前*为*的电子半导体材料，它们具有高频率特性在高电压大电流传输方面具有优势，这意味着可以达到更高的效率，更低的发热量和更小的体积。

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据了解，倍思Galio 120W充电器在PFC整流电路中采用了一颗来自Alpha Power的碳化硅二极管，产品型号：ACD06PS065G；搭配纳微氮化镓功率器件，由安森美PFC控制器进行主动式功率因数校正。

2、MOMAX摩米士100W 2A2C氮化镓快充充电器

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摩米士100W 2A2C氮化镓充电器机身方正扁平，配备可折叠插脚，而且从插脚设计来看，还支持组装其它规格插脚，便携且适用于各个地区。充电器支持QC、AFC、FCP、SCP、MTK PE+2.0、PD和PPS快充协议，并将两类接口设计成支持盲插使用，用户无需刻意寻找快充接口，使用方便。接口支持100W、65W+30W、华为22.5W快充，支持广泛，实用性强。整个产品集便携、易用于一身。

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MOMAX这款充电器采用美浦森MSD06065V1碳化硅二极管配合英诺赛科INN650D2氮化镓开关管以及恩智浦PFC控制器进行主动功率因数校正。据了解，美浦森MSD06065V1是一颗650V耐压的碳化硅肖特基二极管，TO252封装。

3、REMAX睿量100W 2A2C氮化镓快充充电器

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REMAX 100W 2A2C氮化镓充电器采用白色机身壳，表面哑光处理，整体看去非常简洁。充电器配有2A2C共4个接口，支持多种常见快充协议，USB-C口和USB-A口分别具备单口*大100W和30W输出，并支持多口同时快充，可以满足笔记本电脑、手机、平板、移动电源等多种设别的充电需求。

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充电头网通过拆解了解到，这款充电器内置PFC升压电路，采用LLC+GaN高性能架构。PFC升压部分采用恩智浦控制器，并选择美浦森MSD04065G1碳化硅二极管以及英诺赛科INN650D2氮化镓开关管进行整流。美浦森MSD04065G1是一颗650V耐压的碳化硅肖特基二极管，TO252封装。

充电头网总结

在传统的PD快充电源中，尤其是百瓦级大功率PD快充，效率一直都是电源工程师亟待解决的问题；而为了实现产品可靠性，多数充电器不得不牺牲体积，加入大面积散热片。这也让产品变得十分笨重，用户体验并不*；直至第三代半导体在消费类电源领域正式商用，这一情况才得以缓解。

在百瓦大功率快充产品中，碳化硅和氮化镓可谓是*佳拍档，二者搭配用于电源前级PFC升压和整流，相对于传统硅器件，不仅效率提升能得到立杆剪影的效果，而且可以利用其高频特性缩小升压电感体积，从而提高产品整体的功率密度。

随着大功率设备数量的不断增加，市场对小体积、大功率多口快充的需求也愈发强烈。一方面促进电源架构从常规的QR向高性能的PFC+LLC转型，另一方面也加深了快充电源对第三代半导体的依赖，碳化硅在消费类电源领域的应用前景更为广阔。

作为第三代半导体的重要分支，碳化硅在此之前已经在多家厂商中投产，而本次*将第三代半导体列入十四五规划，这对于碳化硅的发展来说更是一次难得的时代机遇。

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