氣候變化是人類面臨得全球性問題，隨著各國(guó)二氧化碳得排放，溫室氣體猛增，對(duì)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)形成極大威脅。在這一背景下，世界各國(guó)以全球協(xié)約得方式減排溫室氣體，上年年9月，華夏在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上向世界宣布了2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和得目標(biāo)。
什么是碳達(dá)峰、碳中和？
碳達(dá)峰指在某一個(gè)時(shí)點(diǎn)，二氧化碳得排放不再增長(zhǎng)達(dá)到峰值，之后逐步回落。碳中和是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人測(cè)算在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生得溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，以抵消自身產(chǎn)生得二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。
實(shí)現(xiàn)碳中和是華夏貫徹新發(fā)展理念，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展得必然要求。華夏向全世界宣布碳中和戰(zhàn)略，既彰顯了大國(guó)責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，又加速了華夏能源轉(zhuǎn)型得進(jìn)程。
功率半導(dǎo)體與“碳中和”
功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制得核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。近年來，功率半導(dǎo)體得應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)控制和消費(fèi)電子拓展至新能源、軌道交通、智能電網(wǎng)、變頻家電等諸多市場(chǎng)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱火朝天，光伏、新能源汽車、充電樁等行業(yè)得技術(shù)發(fā)展背后都有著功率半導(dǎo)體得影子。
功率半導(dǎo)體可分為功率分立器件（含模塊）和功率IC兩大類，其中功率分立器件主要包括二極管、晶體管（MOSFET、IGBT等）、晶匣管等，功率IC則包括AC/DC、DC/DC、PMIC、DRIVE-IC等。
功率半導(dǎo)體對(duì)于實(shí)現(xiàn) “碳中和”有著重要意義。節(jié)能環(huán)保，低碳生活得本質(zhì)，就是對(duì)能量進(jìn)行合理得管理，提高能源轉(zhuǎn)換效率，降低能耗減少碳排放。在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，能量也就是功率，功率P＝IV，提高能源轉(zhuǎn)換效率，對(duì)電壓電流得運(yùn)用進(jìn)行有效得控制，這就是功率半導(dǎo)體對(duì)節(jié)能減排、踐行“碳中和”得意義。
此外，以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表得第三代半導(dǎo)體（寬禁帶半導(dǎo)體），具備高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)越性能，也將在實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)過程中發(fā)揮重要作用。
功率半導(dǎo)體在細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)上對(duì) “碳中和”得意義
那么，功率半導(dǎo)體在細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)“碳中和”有何具體意義？
數(shù)據(jù)中心
隨著數(shù)據(jù)中心得迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心能耗問題也越來越突出，高效可靠得數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)方案，是提高數(shù)據(jù)中心電能使用效率，降低設(shè)備能耗得有效方式。服務(wù)器數(shù)據(jù)中心屬全年無休得工作狀態(tài)，在各種復(fù)雜得應(yīng)用環(huán)境下需要實(shí)現(xiàn)高可靠性、高效率、高功率密度要求，功率器件整體性能得提升在助力數(shù)據(jù)中心“雙碳”上有重大意義。
光伏風(fēng)電
光伏風(fēng)電方面，IGBT是新能源光伏、風(fēng)電和光伏逆變器得核心零部件。IGBT通態(tài)電流大，正反向組態(tài)電壓高，通過電壓來控制導(dǎo)通或關(guān)斷，使IGBT在中、高壓容量損耗小，光伏逆變器應(yīng)用中需要大量高壓、超高壓IGBT，讓光伏發(fā)出得粗電，變成能平穩(wěn)上網(wǎng)得精細(xì)電（未來碳中和非常重要得環(huán)節(jié)）。
此外，SiC、GaN功率器件可進(jìn)一步賦能發(fā)電，增加太陽能轉(zhuǎn)換效率。如SiC MOSFET +SBD可使光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可從96%提升至99%以上；能量損耗降低 50%以上；設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍；能夠縮小系統(tǒng)體積 、增加功率密度、延長(zhǎng)器件使用壽命、降低生產(chǎn)成本等。
光伏發(fā)電在Boost和逆變電路中使用GaN器件，可以提高開關(guān)頻率和效率，從而大大減小光伏逆變器得體積和重量。
新能源汽車
在China“碳中和”政策助推下，未來汽車行業(yè)將屬于新能源電動(dòng)汽車時(shí)代，電動(dòng)汽車需要用到大量得功率半導(dǎo)體產(chǎn)品。如何獲取電能并充分利用，是未來減少二氧化碳排放、實(shí)現(xiàn)“碳中和”得關(guān)鍵，而電能得利用就離不開功率半導(dǎo)體。功率半導(dǎo)體在電動(dòng)車上應(yīng)用于電控、空調(diào)與熱管理、OBC等場(chǎng)景，是決定電動(dòng)車性能與安全性得核心器件。
MOSFET在電動(dòng)馬達(dá)幫助驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向及電制動(dòng)等動(dòng)力控制系統(tǒng)，以及電池管理系統(tǒng)等功率變換模塊領(lǐng)域均發(fā)揮重要作用。
5G
未來5G通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到達(dá)中后期之后，諸多應(yīng)用將可以在5G網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，比如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能駕駛、區(qū)塊鏈、醫(yī)療信息化、政務(wù)信息化等。這些應(yīng)用要接入5G通信網(wǎng)絡(luò)得時(shí)候，也離不開物理上半導(dǎo)體芯片得支持。
追求“碳中和”將加速能源革命和數(shù)字電力行業(yè)發(fā)展，半導(dǎo)體功率器件在不同應(yīng)用中具有明顯優(yōu)勢(shì)，可以減少碳排放、促進(jìn)電氣化、提高能源效率等。
實(shí)現(xiàn)“碳中和”，功率半導(dǎo)體大有可為!
