電気自動車におけるSiCとGaNの応用

SiCMOSFET は、高い電力密度、改善された効率、および高温での低い故障率を実現するトランジスタです。 SiC MOSFET のこれらの利点は、電気自動車 (EV) に、より長い航続距離、より高速な充電、潜在的に低コストのバッテリー電気自動車 (BEV) など、多くのメリットをもたらします。過去5年間で、SiCMOSFET は、テスラやヒュンダイなどの OEM の車両の EV のパワー エレクトロニクスに広く使用されています。実際、SiC インバーターは 2023 年の BEV 市場の 28% を占めました。

GaNHEMT は、EV 市場の次の大きな破壊者となる可能性が高い新しいテクノロジーです。 GaN HEMT は優れた効率性能を提供しますが、究極の電力処理能力など、導入にあたっては依然として大きな課題に直面しています。 SiC MOSFET と GaN HEMT の間にはかなりの重複部分があり、どちらも車載用パワー半導体市場での地位を占めることになります。

設備が急速に拡大するにつれて、SiC MOSFET の性能、信頼性、生産能力に対する障壁が解消され、そのコストは大幅に低下しました。 SiC MOSFET の平均価格は同等の Si IGBT よりも依然として 3 倍高価ですが、その特性により Tesla、Hyundai、BYD などのメーカーに人気があります。ステランティス、メルセデス・ベンツ、ルノー・日産・三菱アライアンスなどの他の企業も、将来の SiC MOSFET の採用を発表しています。

SiCMOSFET はフォームファクタが小さく、トラクション インバータのインダクタなどの付随する受動部品のサイズも縮小できます。インバーター内の Si IGBT を SiC MOSFET に置き換えることにより、BEV はより軽量かつ効率的になり、航続可能距離が約 7% 増加し、航続距離に関する消費者の懸念に対処できます。一方、SiC MOSFET を使用すると、バッテリー容量を減らしても同じ航続距離を得ることができ、より軽量、低コスト、より持続可能な車両の作成に役立ちます。

バッテリー容量が増加すると、使用することで達成される全体的なエネルギーの節約が可能になります。SiCMOSFETも増えています。当初は、SiCMOSFETと大型バッテリーは、大型バッテリーを搭載した中級から高級EV向けに確保されていました。 MG MG4、BYD Dolphin、Volvo EX30 など、50kWh を超えるバッテリー容量を備えた新しい主流車や経済車により、SiC MOSFET はヨーロッパと中国の主流の乗用車セグメントに浸透しました。これには米国のリードも伴い、テスラはモデル 3 に SiC MOSFET を使用した最初の大手 OEM となりました。SiC MOSFET の需要は、主に次の要因により 2023 年から 2035 年の間に 10 倍に増加するとの報告があります。インバーター、車載充電器、DC-DCコンバーターで使用するための、より高効率で高電圧のプラットフォームの採用。

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