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電子發燒友網報道（文/李寧遠）電源系統是絕大多數電子設備的能量來源，自開關模式電源轉換出現起，效率就是電源技術的驅動力。開關模式電源轉換器的出現使得打破線性電源的確定性效率成為可能。隨著半導體技術的進步，人們對提高效率的需求進一步提升，使效率成為電源系統最重要的屬性。

功率模塊這種電力電子設備，可以將電源提供的電能轉換成更可靠、更高效的輸出，被廣泛應用于汽車、航空、軍事和電力領域，能夠滿足多種電子設備的能源需求。功率模塊和電源系統息息相關，更高效的功率模塊才能讓功率損耗更少，電源效能才能越高。

光伏儲能需求旺盛，功率模塊持續火熱

光伏作為世界能源結構脫碳主力，在過去的二十年里，這個行業的增長呈指數級躍升，相關儲能技術也在產業的帶動下不斷在革新。以國內為例，根據中國電力網統計，截至2021年三季度，我國光伏發電累計裝機量達275GW，同比增長25%。“十四五”規劃中明確指出，到2025年我國光伏發電系統裝機量有望突破400GW大關。

得益于光伏儲能產業的發展，在光伏儲能系統中構建成本將近兩成的光伏逆變器也迎來了發展的新契機。逆變器是光伏儲能領域的核心，它將光伏電池板的直流電轉換為交流電，然后再傳輸到電網，是光伏系統的重中之重。而在逆變器中，功率模塊又是逆變器的核心，任何逆變器沒有功率模塊都無法工作，而且其性能和所使用的功率模塊直接相關，功率模塊越高效，整個光伏系統的功率損耗就越少。

目前光伏逆變器主要分為集中式、組串式和微逆。微逆現在異常火爆滲透率正逐年上升，組串式則在朝著增加單臺功率但是不增加尺寸和重量的方向發展，集中式逆變器也在向更高電壓等級發展，比如1500V逆變系統的應用，繼續發揮其大功率優勢。

功率模塊在其中發揮著重要作用，提高逆變器的效率和可靠性，降低系統成本和體積，同時還能提高系統的響應速度和抗干擾能力。用于光伏儲能功率模塊實現逆變功能的主要電子元器件是IGBT等功率器件。目前IGBT仍然是最主流的選擇，根據ICV統計報告，2022年全球及中國光伏逆變器領域IGBT市場需求為4.59億美元和1.7億美元。2022年全球及中國儲能逆變器領域IGBT的市場需求為2.9億美元和0.51億美元。

碳化硅功率模塊則是光伏儲能逆變器產業升級的另一推動力，光伏產業高功率大密度的發展趨勢非常明顯，傳統光伏逆變器硅基器件逐漸無法滿足效率和發熱方面的需求，因此各方面性能更優越的碳化硅器件脫穎而出，高度契合光伏儲能逆變器的高功率大密度小型化的演進方向。

簡單來說，碳化硅功率模塊可以讓光伏儲能逆變器擁有更大的功率，更高的效率，更小的體積和更低的成本。尤其是光伏儲能中用于降低整個系統的損耗水平的分布式控制應用得越來越多，這種設計從拓撲結構上面來講也更適合碳化硅模塊。

光伏儲能領域作為新能源的重要分支，其強大的產業帶動能力，龐大的市場需求帶動了功率模塊的快速發展。

新能源汽車東風，功率模塊大展身手

新能源汽車領域功率模塊的重要性無需多言，新增的電機驅動、DCDC模塊、OBC、高壓輔助驅動等功率轉換系統大大帶動了功率模塊的需求量，高可靠高性能的功率模塊可以提高整個車輛的能源利用效率，減少能源浪費。

最典型的就是在新能源汽車的動力總成系統中，由于電池提供的是DC直流電，而牽引電機只接收AC交流電，牽引AC/DC逆變器的效率就成為了提高動力傳動系統能源效率的關鍵，能效的提高可以減少千瓦損耗，從而使車輛有更多可利用的能量保證續航。

現階段大部分車型上在主驅逆變器上采用的是基于硅基IGBT功率模塊，除了主驅，IGBT在OBC、DCDC變換、加熱器、壓縮機等設備中IGBT功率模塊也有著大量應用。根據ICV統計，2022年全球新能源汽車領域IGBT的市場規模為24.03億美元。

同樣以主驅為例，目前400V架構下牽引逆變器硅基IGBT功率模塊的最大承壓為650V，為了在不影響功率水平的情況下延長駕駛里程，牽引電機需要以更高的速度運行（>30,000 rpm），這意味著需要更高效的直流到交流電壓的轉換。為了實現目標，牽引逆變器的設計開始在功率級模塊上使用碳化硅以及向800V系統轉變以獲得更高的功率密度。

推動電動汽車實現更高的性能，高壓功率模塊向碳化硅的轉變絕對是最大且最重要的一步。碳化硅比IGBT更高效，能夠進一步提高電池包儲存能量的利用率，此外，碳化硅比IGBT更小，運行溫度更低，進一步減輕了驅動系統的重量、縮小了機械尺寸還能減少能源損耗。

目前碳化硅功率模塊在新能源汽車上的應用仍然處于初級階段，2022年其全球市場規模為9.48億美元。未來幾年，碳化硅功率模塊的滲透會加速，ICV給出的預測是到2026年全球車用碳化硅規模將達到42.08億美元。在新能源汽車的東風下，功率模塊大展身手迅速成為炙手可熱的器件，功率模塊技術的革新也同樣給新能源汽車的發展帶來了機遇。

功率模塊產業：頭部穩固，國內廠商加速放量

根據Omdia統計，2021年全球功率半導體市場規模為583.83億美元，其中功率模塊市場規模為74.52億美元。

目前在光伏儲能和汽車兩個功率模塊熱門領域，海外頭部廠商仍然是供貨主體，英飛凌、安森美、ST穩居全球功率模塊銷售前列位置，日系廠商如三菱、羅姆等也在功率模塊實力強勁。

國內作為最大的功率模塊消費市場，相關產業鏈國內廠商的布局也在進一步完善和拓展。以安世半導體、比亞迪半導體、斯達半導、中車時代電氣、士蘭微、三安光電、揚杰科技等為代表的功率半導體企業，在技術沉淀、車規認證、制造工藝等各個環節都已經積累了相當雄厚的實力。不少國內廠商在光伏儲能和汽車電子應用領域均有布局，效果還很不錯，已經處于放量前期。