逆变器免责声明

光伏电站IV曲线测试的意义

免责声明

Ø本文不能作为光伏IV曲线测试标准或者标准的替代版本

Ø操作者应严格按照IEC61829，IEC62446及相关参考标准进行测试，任何由于违反操作规程或者由于对本PPT误读造成的伤害或损失，德国GMC-I高美测仪不承担连带责任

01IV曲线测试的目的

Ø测量串开路电压（Voc）和短路电流（Isc）以及极性。

Ø最大功率点电压（Vmpp）、电流（Impp）和峰值功率（Pmax）的测量。

Ø光伏组件/组串填充系数FF的测量。

Ø识别光伏组件/阵列缺陷或遮光等问题。

Ø积尘损失、温升损失，功率衰减、串并联适配损失计算等

02IV曲线的基础概念

ØVoc 开路电压

ØIsc 短路电流

ØVmpp最大功率点电压

ØImpp最大功率点电流

ØPmax峰值功率

填充因子FF是太阳能电池品质的量度，定义为实际的最大输出功率除以理想目标的输出功率(Isc´Voc)， FF越大，太阳能电池的质量越高。FF的典型值通常处于60~85%，并由太阳能电池的材料和器件结构决定。

03影响IV曲线的因素

辐照度越大，短路电流越大，辐照度对于开路电压影响不大

温度越高，开路电压越小，温度对短路电流影响不大

温度一定的情况下，辐照度越高，组件输出功率越大

04组件的IV曲线分析

STC状态下的组件电参数

IV曲线测试仪测试的数值转换到STC条件下的值和厂家出厂的datasheet值进行对比才有意义

05IV曲线测试步骤

Ø确保待测组串和逆变器断开

Ø被测试组串应该隔离并连接到I-V曲线测试设备。

Ø根据被测试组件的特性、类型和数量对测试仪器进行设置。

Ø与I-V 曲线测试仪相关的辐照度计应安装成与阵列平面匹配，并对其进行检查以确保其不受任何局部遮光或反射光的影响。在使用参考电池装置的情况下，应对其进行检查，以确保其与被测阵列具有相同的电池技术，或者针对技术上的差异进行适当的修正。

ØI-V曲线测试仪使用电池温度探头时，它应与组件后部紧密接触，并且在朝向模块中心的电池中心，同时检查并且串Voc值在期望的范围内。

Ø在辐照度达到仪器要求值并稳定时开始测试

06IV曲线测试接线

注意事项：

Ø参考组件和待测组件保持水平

Ø背板温度传感器放置待测组件中心位置

Ø辐照度不稳定时或过低时会影响STC换算

07IV曲线评估

Ø阶梯或凹陷

Ø低电流

Ø低电压

Ø圆膝

Ø竖直腿浅坡

Ø水平腿陡坡

IV曲线评估-阶梯或凹陷：

I-V 曲线中的阶梯或凹陷表示被测试的阵列或组件的不同区域之间的不匹配情况，可能会有如下情况引起：

Ø阵列或组件局部遮挡。

Ø阵列或组件局部污渍或以其他方式遮蔽（比如雪等）

ØPV电池片/组件损坏。

Ø旁路二极管短路。

注意：即使组件中只有一个单元被部分遮蔽也可能会导致相关的旁路二极管导通，并在曲线中产生一个凹陷。

IV曲线评估-低电流：

许多因素可以导致预期电流和测量电流之间的变化，这些总结如下：

阵列原因：

Ø均匀污染

Ø条纹遮挡（纵向组件）

Ø污垢坝（纵向组件）

Ø光伏组件劣化

建模原因：

ØPV组件数据输入错误

Ø错误地输入多个并联串

IV曲线评估-低电流：

测量原因：

Ø辐照传感器校准或测量问题。

Ø辐射传感器未安装在阵列的平面中。

ØI-V曲线测量时辐照度改变。

Ø反射效应导致辐照传感器记录偏高的辐照度。

Ø辐照太低或太阳太接近地平线。

IV曲线评估-低电压：

电压变化的潜在原因包括以下：

阵列原因：

Ø.旁路二极管导通或短路。

Ø光伏串的组件数量错误。

Ø电势诱导衰减（PID）。

Ø对整个电池片/组件/组串有明显的、均匀的遮挡。

建模原因：

Ø错误地输入PV组件数据。

Ø错误输入串中的组件数目。

测量原因：

ØPV电池温度与测量值不同。

IV曲线评估-圆膝：

I-V 曲线的膝盖的倒圆可能是老化过程的表现。在得出结论之前，检查I-V曲线的水平和垂直腿的斜率。如果它们已经改变，则会在膝盖的形状中产生视觉上类似的效果。

IV曲线评估-竖直腿中的浅坡：

最大功率点（V mpp）和V oc之间的I-V曲线的后一部分的斜率受到对被测电路的串联电阻的影响。增加的电阻将减小曲线的该部分中的斜率的陡度。

串联电阻增加的潜在原因包括：

Ø光伏配线损坏或故障（或电缆尺寸不足）。

Ø组件或阵列互连处故障（连接不良）。

Ø组件自身串联电阻增加（电池片连接导致高阻或接线盒老化腐蚀）

当使用长电缆测试阵列时，这些电缆的电阻将影响曲线形状，并可能对曲线产生影响，建议使用四线法测量

IV曲线评估-水平腿的陡坡：

I-V曲线上部的斜率变化可能是由于：

ØPV电池中的分流路径。

Ø组件I sc不匹配。

Ø锥形阴影或污垢（例如污垢坝）。

08如何利用IV曲线测试仪快速定位问题组件

Ø测量组串发现曲线 有台阶

Ø依次遮挡单个组件，短路电流会下降，但曲线台阶基本不变

Ø当遮挡到某个组件发现曲线正常时，可判断此组件有问题

09IV曲线测试仪PV200(适合电站运维故障查找)

10IV曲线测试仪Profitest PV(适合检测认证测试报告)

什么是纹波、谐波和噪声？

纹波是直流稳定电源电压波动造成的一种现象，源于交流电源经整流稳压等环节形成直流电源时带有的交流成分。纹波成分复杂，常见频率高于工频，形态类似正弦波或窄脉冲波。不同场合对纹波的要求不同，纹波可能引发谐波问题、降低电源效率、导致浪涌电压电流产生，甚至干扰数字电路逻辑，带来噪音干扰。

谐波描述的是由多种波形合成的波形。分析表明，任何周期性波形可分解为一个基频正弦波加上多个高次频率的正弦波，高次频率为基频的整数倍，直流成分称为0次谐波，基波称为1次谐波，高于基波频率的称为高次谐波。以200Hz的正弦基波和2-5次高次谐波合成的波形为例，形象展示了谐波的存在。

谐波产生于正弦电压施加于非线性负载时，电流流经负载导致基波电流畸变。非线性负载如UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等，是产生谐波的主要原因。

噪声指的是电路中除目的信号之外的所有信号。最初，噪声特指音响设备发出的干扰信号，但随着概念的扩展，噪声包括电路中所有非目的信号，无论是否引起电路影响。电源纹波、自激振荡、不期望的小尖峰脉冲等，都可视为噪声。在数字电路中，观察到的不期望脉冲信号也是噪声的一种表现。

当噪声电压达到足以影响电路正常工作时，称为干扰电压。电路或器件能承受的最大噪声电压称为抗干扰容限或抗扰度，一般难以消除噪声，但可通过降低噪声强度或提高电路抗扰度来防止干扰。

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25个开工！11个竣工投产！丝路科学城 向“新”向“实” 牢筑产业之基

产业是高质量发展的基石，城市竞争的核心在于核心产业的竞争。6月4日，丝路科学城迎来了“三年出形象”的重要节点，二季度重点项目集中开工及竣工投产，为产业之基的牢筑注入新活力，为“双中心”建设提供引擎动力。

6月4日，西安高新区2024年二季度重点项目集中开工、竣工仪式盛大举行，总投资约242亿元的25个项目集中开工，总投资180.41亿元的11个项目竣工投产，为“双中心”建设提供引擎动力，为高质量发展提供坚强支撑。

25个项目集中开工，新质生产力赋能丝路科学城。

二季度集中开工项目共25个，总投资约242亿元，涉及先进制造、现代服务、社会事业及基础设施等多个领域。其中，先进制造类项目12个，总投资159.59亿元，占据开工项目数量和投资额的半壁江山，带有显著的“新质生产力”特征。

西安科技产业园三期暨5G数字化工厂及科创研发大楼建设项目，由特变电工西安电气科技有限公司投资实施，将立足于国家“双碳”战略，面向新型电力系统时代，深度融合数字化、智能化，推动西安高新区发展以新能源产业为核心的电力电子高端装备制造业。满产后，可实现年产50GW光伏逆变器，10GW储能PCS，预计实现年产值60亿元。

克林斯曼高性能低碳材料生产研发基地项目，将主要建设注塑、降解材料、ASA装饰膜、纳米纤维素等产品及材料的生产车间，项目建成后预计实现年产值4亿元，将进一步推进西安高新区新能源新材料产业链的大中小融通发展，有效强化陕西省新材料领域的创新驱动力。

未来信息科技创新研究大楼——微电子科研项目，位于西安电子科技大学南校区校园内，主要建设内容有实验室、研究室等科研用房、设备用房及地下车库等。建成后将更好地服务于微电子科研实验，实现与临近的半导体国家工程研究中心一体化建设发展，充分发挥国家工程研究中心服务产业的优势，促进产学研融合发展，服务国家战略需求。

秦煤诺金生产研发基地——智能科技产业园项目，由陕西秦煤实业集团有限责任公司投资建设，拟建设一座集加工、制造生产、研发、测试、仓储、销售、技术交流、技术服务于一体的智能制造科技产业园，包括综合办公楼、智造集成中心、新材料中心、工业机器人中心。

博瑞集信特种通信芯片研发总部——芯片产业项目，在电子信息产业领域，新开工的博瑞集信特种通信芯片研发总部将进一步提升特种芯片的研发生产能力；信息感知与能量调控集成电路研究中心与创新示范基地项目将打造国际一流的微电子核心技术重点实验室和高层次人才培养基地。

11个项目竣工投产，推动“双中心”核心区加速成形起势。

西安高新区本次竣工投产项目共11个，总投资180.41亿元，涉及光电子、新能源、生物医药、现代服务等多个领域。其中，氢能总装项目、中兴通讯西安研发中心二区三期项目等具有高科技、高成长、高附加值的显著特点，是推动“双中心”核心区建设成形起势的新生力量。

隆基氢能总装项目——氢能产业项目，由西安隆基氢能科技有限公司投资实施，主要从事水电解制氢设备的研发和生产，旨在打造隆基氢能行政总部、研发总部和总装生产车间，项目建成后预计实现年营收14亿元，将加快推动氢能各领域核心技术突破以及产业化应用，有力推动西安市氢能产业快速发展。

中兴通讯西安研发中心二区三期项目——5G赋能项目，由西安中兴新软件有限责任公司投资建设，建筑面积约6万平方米，项目建成后将成为中兴通讯芯片设计和5G核心研发基地，可容纳2000人。

医用修复敷料及高端医疗器械产业化项目——生物医药产业项目，由西安巨子医疗器械有限公司投资建设，主要建设多层厂房等3栋楼，用于生产Ⅱ类和Ⅲ类医用敷料及高端医疗器械。建成后将实现类人胶原蛋白系列医疗器械规模化生产，可满足我国各行业对类人胶原蛋白系列医疗器械的市场需求，同时促进我国高分子生物材料产业的飞跃。

通合科技西北总部建设项目——军工电源国产化替代项目，建成后将成为该公司新能源汽车、智能电网、军工电源、检测中心四大产线的研发、生产、销售和服务中心。有助于打破国外厂商在该领域的垄断，全面提升国内军用电源的技术水平，推动关键技术和产业落地进程，抢占相关产品国产化发展先机。

金波科技高端电连接器及微波器件制造基地项目——新一代电子器件产业项目，为国内航天、航空、航海等整机提供高性能、精密、特种化系统配套。项目建成后预计实现年产值5.1亿元，进一步推动高新区形成以市场为导向的新一代电子元器件产业集群。

西安四腾科技园一期项目——防污染科技净化系统项目，一期主要建设元件生产厂房、产品展示与研发楼，搭建污染空气治理系统、高原适人系统及医院环境设施智慧运维管理平台，用于净化室专用空调机组、装配式隔离病房、医院智慧运维及相关医疗设备的研发与检测。

中国智能骨干网西安高新区核心节点项目——智慧物流项目，将建设物流大数据信息流平台、新零售运营支撑平台、西北人工智能+智慧物流示范基地、电商订单生产中心、西北智慧物流人才培养基地、供应链金融服务中心等。稳定运营后，可提升高新区的智慧物流产业和水平，投产后预计年产值25亿元。

中建新疆建工总部项目——建筑业标杆项目，是丝路科学城中央创新区首家企业总部，将持续吸纳集团及其子公司、参股公司入驻，成为提升城市核心竞争力的重要力量。未来，项目将成为区域经济发展与城市建设的重要力量。随着这些重点项目相继开工、竣工，丝路科学城产业能级持续提升，城市发展将进一步提速。地区经济厚度、增速潜力也将进一步增强。高新三期，未来已来！

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关于办公通

办公通致力于用数字化、平台化思维打通资产持有者、租户间的信息壁垒，实现资源聚合；通过大数据沉淀、分析、数字化呈现推动行业高质量发展；提供最前沿行业咨询、市场报告，帮助用户科学决策，提升资产持有及使用者的租售体验。

文|小通

图|霉霉

审|王旭光

|如有侵权请联系删除

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win7hanewin设置

win7hanewin设置() 毋庸置疑，碳化硅已经成为了半导体行业，特别是功率半导体细分市场的那个“远方”。行业老对手和新玩家纷纷涌入，加倍下注（double down）这个新兴市场。其中不但有射频大厂Qorvo跨界收购UnitedSiC，还有三安、露笑等投资百亿试图赶超。如火如荼的场景不禁让人联想到百年前列强签订《五国关于限制海军军备条约》前的场景。

前有美英法意日五大强国的海军博弈，今有意（法半导体 STMicroelectronics）、英（飞凌科技 Infineon）、美（国Wolfspeed）、日（本罗姆 Rohm）和安（森美 onsemi）在碳化硅市场争夺战中完成历史的轮回——这五家供应商占据了2021年碳化硅功率器件市场份额的88%。

然而五巨头对现状依然充满敬畏，在这个逆水行舟的市场中，分别祭出了各自的“Z计划”和“八八舰队规划”，尝试在已有项目、客户资源、产品技术和制造产能等多方面超越竞争对手，下面就让我们盘点这五巨头的筹码和底牌。

2021年碳化硅功率器件市场市占率分布情况

（来源：Yole，01芯闻整理）

意法半导体 STMicroelectronics

根据意法半导体在近期财报中透露的最新数据，截止2022财年第1季度，公司碳化硅产品已经在75个客户的98个项目中送样测试，其中工业应用和电动汽车应用各占一半。同时意法宣布在这个季度获得了多个Design-win, 包括与德国模块大厂赛米控（Semikron）签署了一项为期4年的技术合作，由意法提供碳化硅芯片，赛米控提供封装技术，共同开发针对电动汽车的eMPACK功率模块。该模块已被一家德国整车厂选用，预计2025年开始大规模采购，合同金额在10亿欧元左右。

赛米控eMPACK功率模块由三块半桥通用构建块组成，已与意法达成协议采用其碳化硅MOSFET芯片 （来源：Semikron）

根据当前的项目和订单储备，意法预计2022年来自碳化硅产品的营收在7亿美元左右，而这一数字在2024年将达到10亿美元。目前采用意法碳化硅产品的整车厂客户首推特斯拉，自Model 3车型以来就开始采用意法提供的TPAK碳化硅模块，这也成为碳化硅上车并实现规模化运用的标志性事件。另外，去年底开始交付的豪华电动车Lucid Air也是采用意法的碳化硅模块。

考虑到意法在碳化硅市场的地位，笔者认为意法对未来业务增长的预期略显保守，与其他几个碳化硅主要供应商相比增幅并不大。猜测主要原因是意法现有碳化硅产能已经绑定了头号客户特斯拉，因此在新产能上线前，意法能做的事并不多。

针对这一状况，意法计划在2022财年投入21亿美元的资本金，主要目的之一便是增加碳化硅产能——一方面继续扩容意大利西西里岛卡塔尼亚的6寸碳化硅晶圆厂，另一方面投入到2022年开始运营的，位于新加坡的第二座6寸碳化硅晶圆厂。公司另将9亿美元战略投资中的一部分投入到碳化硅衬底的生产上，用于产业链垂直整合，在2025年实现40%的衬底需求内部供应。

同时，公司也在碳化硅研发上继续投入相当资源。在生产技术上，意法于2021年年中宣布其挪威分部STMicroelectronics Silicon Carbide A.B. （前身为2019年收购的Norstel A.B.）开始进行8寸碳化硅材料的实验室制造，预计相应技术将在2025年前后成熟，并应用到规划中的新加坡8寸碳化硅生产线中。

在芯片设计上意法继续深挖平面设计碳化硅MOSFET的技术潜力，推出了第4代平面栅碳化硅，预计在今年第二季度量产。而之前规划的沟槽栅设计产品则顺延成为意法的第5代碳化硅MOSFET，目前应该在工程样品测试阶段，量产时间待定。

意法碳化硅MOSFET的产品路线图新旧版本略有区别 （来源：STMicroelectronics）

相比上一代产品，第4代平面栅碳化硅的性能有所进步，包括导通电阻减少15%，工作频率增加一倍至1MHz。碳化硅芯片技术的进展再搭配意法开发的先进封装，例如STPAK，ACEPACK SMIT/DRIVE等，为意法保持其碳化硅产品核心供应商的地位提供了重要支柱。再加上意法碳化硅TPAK在特斯拉电动车中近5年的大规模应用积累下来的海量数据，让意法的产品在多个维度都领先众多竞争对手——Yole Developpment的数据显示意法2021年的市占率为37%，即便未来群雄割据，管理层也表示有信心占有30%的碳化硅功率器件市场份额。

英飞凌 Infineon

这个季度英飞凌宣布碳化硅产品线再获Design-win, 分别为中国整车厂的电动汽车逆变器和车载充电机应用提供产品，合同总金额达到上亿欧元。即使这两个项目不能在今年贡献显著的营收，目前已有的碳化硅订单也使得2022财年来自碳化硅产品的收入超过去年近一倍，冲击3亿欧元。

综合现有Design-in和Design-win项目，公司管理层预测到2025年前后碳化硅功率器件产品线可以为公司带来10亿美元左右的营收。目前已经开始英飞凌贡献碳化硅产品营收的客户包括现代集团，其Ioniq 5电动紧凑型休旅车采用纬湃科技Vitesco提供的800V逆变器，内部使用的碳化硅模块即来自英飞凌。与此同时，英飞凌还是小鹏汽车的碳化硅模块的主要提供商，用于旗舰SUV车型G9中，预计今年第3季度起正式交付。电脑

英飞凌对碳化硅功率器件业务的财务预期 （来源：Infineon）

虽然英飞凌的碳化硅营收增长迅猛，但是英飞凌并非通过薄利多销的方式来扩大其碳化硅市场份额。CEO Jochen Hanebeck表示碳化硅带来的毛利润率反而高于车规产品事业部和工业产品事业部的平均值。这一点对英飞凌尤为重要：与德州仪器和NXP等竞争对手相比，目前英飞凌在模拟和功率半导体公司中运营利润率处于垫底的位置，急需改变所销售的产品构成来提供利润率，巩固其功率细分市场一哥的位置。

电脑英飞凌碳化硅产品能够定位高质高价，其原因在于起采用的沟槽碳化硅MOSFET技术的先进和成熟。虽然平面结构碳化硅MOSFET生产工艺较为简单，栅极氧化物可靠性更高，但是在与性能相关的单位面积导通电阻和寄生电容，以及成本相关的单位电流芯片尺寸上不能比肩沟栅设计。

而英飞凌的半包沟槽结构是业界不多的几个能够量产上车的碳化硅沟槽结构设计（其他还包括罗姆的双沟槽和住友的接地双掩埋结构等）——按照公众号“碳化硅芯片学习笔记”作者的说法，“沟槽MOS成套工艺及结构IP，是未来十年碳化硅竞争的入场券！”

平面碳化硅MOSFET的品质因素FOM逊于沟槽栅设计 （来源：SystemPlus Consulting）

英飞凌的沟槽结构碳化硅以CoolSiC作为商品名，目前已推出了两代产品。第一代以1200V为主，目前处于量产阶段。而第二代产品包括1200V和750V两个电压规格，相较上一代增加了25-30%的载电流能力。

在针对电动汽车开发的碳化硅模块产品上，英飞凌着重扩充HybridPACK Drive系列产品，推出了尺寸和管脚兼容的的HybridPACK Drive CoolSiC。目的是充分利用前期HybridPACK Drive建立的业内知名度和客户资源，减少市场推广成本，降低客户切入的壁垒。

不过为了获得更好的性能和更紧凑的方案尺寸，第二代CoolSiC也采用了业内逐渐流行的双面水冷封装HybridPACK DSC，推出了全新的碳化硅塑封模块。

英飞凌CoolSiC技术的迭代，以及对应的电压规格和功率模块封装 （来源：英飞凌）

与同处欧洲的竞争对手意法半导体类似，英飞凌的碳化硅营收也受制于产能。因此，公司一方面从技术要产能，通过开发冷裂（Cold Split）技术减少晶锭（boule）切割过程中的材料损失，从相同的晶锭中获得多一倍的碳化硅衬底。目前这一技术处于小批量试产中，预计2024年完全成熟。

另一方面，公司也在年初宣布斥资逾20亿欧元在马来西亚建设第三期Kulim晶圆厂，专门用于宽禁带半导体包括碳化硅的前道生产。新厂区计划在今年6月开始施工，2024年夏季进行设备安装，首批晶圆于2024年下半年开始出货。

英飞凌的冷裂技术可使碳化硅衬底产能翻倍 （来源：英飞凌）

Wolfspeed

Wolfspeed这个季度（2022财年第3季度）最大的新闻就是其位于纽约州莫霍克谷（MVF）的8寸碳化硅晶圆厂正式开始运营，预计在2023年上半年贡献显著营收。这座晶圆厂占地6.3万平方米，耗资10亿美元，是目前世界上最大的碳化硅生产线。

根据公司在2021年投资者大会上公布的信息，每片8寸晶圆上的碳化硅芯片数量将比现有的6寸晶圆增加了近90%，并且得益于先进的自动化生产设备，良率也比Wolfspeed的6寸产线提高20%-30%。

按照粗略的计算，MVF的8寸晶圆生产总成本（包括衬底和前道工艺）只要不超过Wolfspeed Durham晶圆厂6寸晶圆成本的2.5倍，MVF晶圆厂生产的碳化硅芯片成本就可以低于目前水平。而管理层对MVF晶圆厂带来的成本优化的预期更为乐观，认为2024财年Wolfspeed单颗碳化硅芯片成本将仅为当前的37%。

Wolfspeed对MVF建成后碳化硅芯片成本变化的预期，其中28%的降本来自良率提高，25%来自规模效应，另有10%来自自动化减少的人工和生产周期 （来源：Wolfspeed）

MVF晶圆厂的运营也给Wolfspeed的产能带来飞跃。根据投资者日上间接透露的信息计算，2022财年和2024财年的公司碳化硅衬底总产能（以8寸晶圆计）分别为每周2千3百片和3千3百片。假设这些衬底全部内部消化且只用来生产功率器件，Wolfspeed碳化硅模块的产能理论上可以满足2022年170万台和2024年240万台电动汽车的需求。

本季度除了营收同比和环比继续保持增长外，Wolfspeed的Design-in项目金额也与上季度一样保持高位，达到16亿美元。这使得本财年迄今为止的Design-in总金额增加到38亿美元，较去年同期增加一倍。

这些新增的Design-in项目中，有大约70%来自电动汽车行业，包括明星电动车企Lucid的旗舰车型Lucid Air。在意法的碳化硅模块之外，这款高端电动汽车也将引入Wolfspeed的XM3碳化硅功率模块。预计2023年MVF 8寸线能够稳定量产后，Lucid也将使用内含MVF碳化硅芯片的XM3模块用于Lucid Air及后续车型。因此，Lucid首席工程师、产品资深副总Eric Bach在MVF晶圆厂开业典礼时作为客户代表致辞，也是为了能够尽快拿到MVF晶圆厂的量产芯片。

Lucid Air的逆变器中用到了3块Wolfspeed XM3碳化硅模块 （来源：Lucid，Wolfspeed）

如果将时间拉长到过去三年，Wolfspeed累积的Design-in金额在87亿美元这个惊人的水平，其中包括大众集团“未来汽车供应路线（FAST）”计划和通用汽车奥腾能平台项目。另外，市场也传言戴姆勒集团和奥迪的下一代E-tron车型也选择了Wolfspeed的产品。

本季度管理层表示已经有45%的Design-in即40亿美元转化为Design-win，这意味着Design-win对应的客户已经开始实际批量采购Wolfspeed的碳化硅芯片，且至少占预期第一年数量的20%。

按照公司预估的2024财年15亿美元营收目标，这也需要差不多3年时间才能满足已有的客户需求，因此产能不足造成的订单积压仍然是一大挑战。考虑到这个情况，管理层把扩充碳化硅衬底和器件制造产能依旧作为公司的首要工作。

举措之一就是在本季度财报电话会议中，Wolfspeed宣布公司已经开始着手第二座8寸碳化硅晶圆厂的筹备工作，比之前的规划大大提前。CEO Gregg Lowe透露新晶圆厂较MVF规模更大，并且美国联邦和州政府依然将提供大力支持，更多信息会在今年底释出。另外，第三座衬底工厂的建设也在考虑中，以满足内部和外部衬底客户的需求。

Wolfspeed的碳化硅MOSFET采用平面设计，目前处于第3代（Gen 3），涵盖650V到1200V之间的多个电压规格。与之前两代产品相比，Gen 3 平面MOSFET采用六边形晶胞微观设计，650V Gen 3和1200V Gen 3+的单位面积导通电阻分别为2.3 m?·cm2和2.7 m?·cm2，较上一代Strip Cell减少了16%。

（一个有趣的对比是，另一家碳化硅MOSFET大厂安森美的技术升级路线与Wolfspeed正好相反，其第一代平面产品M1采用Hex Cell设计，但是在后面的M3中改为Strip Cell，性能提高的幅度也是16%，有待考证为何双方矛盾的技术升级却得到了相同的结果）

Wolfspeed Gen 3碳化硅MOSFET采用Hex Cell的平面技术（来源：Wolfspeed）

一份较早的资料中Wolfspeed提到其Gen 3碳化硅MOSFET已经到达了平面设计的实际性能极限，下一代产品将是沟槽栅设计。目前Wolfspeed的Gen 4 沟槽栅仍在开发中，具体量产时间还没有透露。

不过，作为一家在碳化硅行业中浸*了超过30年的企业，Wolfspeed及其前身Cree在1991年就推出了第一片量产碳化硅衬底。深厚的经验积累和历史沉淀让Wolfspeed的碳化硅衬底性能和质量独占鳌头，就连意法、英飞凌和安森美等同行业竞争对手不得不花费上亿美元向其采购。因此，Wolfspeed的碳化硅产品获得了至关重要的先发优势，成为了整个碳化硅行业的风向标。

Wolfspeed 8英寸碳化硅衬底的结构质量和化学机械抛光（CMP）工艺后的表面质量都表现出色 （来源：wolfspeed）

罗姆 Rohm

罗姆作为一家在东京证卷交易所上市的科技企业，其投资者关系网站上提供的英文资料有限。但是从能够找到的资料中，可以看到公司对其碳化硅业余也是极具信心——管理层预测2025财年碳化硅产品营收将超过1000亿日元（7.7亿美元），而目前已挖掘出来的市场机会则超过8400亿日元（65亿美元）。

这些财务和业务目标来自罗姆积极的产业布局。公司已经与国际多家客户建立了紧密的联系，合作项目带来的预期营收就占到总营收目标的20%-30%。

仅在中国，罗姆就与正海集团成立主营碳化硅功率模块设计和制造业务的合资企业海姆希科。同时，与整车厂吉利汽车，以及国内汽车行业知名一级供应商联合电子UAES分别成为战略伙伴关系或首选供应商。另外，也与联合电子和专注新能源汽车动力解决方案的初创企业臻驱Leadrive成立联合实验室或者联合研发中心。

罗姆碳化硅营收增长目标（23-26财年，对应日历年2022年到2025年），以及目前已经公布的产业合作 （来源：Rohm）

当然，野望需要有匹配的实力才能实现。罗姆已经规划在2021年至2025年的5年间，投入1200亿至1700亿日元（10亿-13亿美元）的资金，将碳化硅产能扩充至少6倍。这些投资现在已看到部分成果，包括在今年初完成了日本筑后市 Apollo 工厂新大楼的建设，从而提高了 SiC 芯片产能。

大量投资也涌入了罗姆2010年收购的SiCrystal。这家碳化硅衬底供应商的中期目标是每年生产数十万片碳化硅衬底，实现上亿美元的营收。同时，SiCrystal也在探索8英寸衬底生产的可能性，目前已经开始验证工作，预计2023年批量生产。

在碳化硅器件技术方面罗姆也处于领先地位。2010 年公司就开始量产首款碳化硅MOSFET，与之后推出的第2代产品都采用平面栅极设计。2015年罗姆又领先竞争对手，率先量产双沟槽结构的第3代产品。

罗姆的碳化硅MOSFET技术路线图，以及第4代产品的销售占比变化 （来源：Rohm）

2020 年更进一步，推出了针对电动汽车优化的第 4 代 1200V碳化硅MOSFET，在不降低短路耐受时间的情况下，通过改进双沟槽结构设计，比第3代产品降低了40%的导通电阻。同时，通过降低栅漏电容（Cgd），使得开关损耗减少了至多50%。综合来看，第4代产品获得了更好的FOM（品质因数，Figure of Merit）。罗姆预测第4代碳化硅MOSFET从今年起在其销售构成中的占比逐渐增加，直至2024-2025年成为销售主力。

与其他尚在挑战首款量产沟槽栅产品的竞争对手相比，罗姆已领先数个身位，第5代产品正在开发中，预计比上一代产品减低30%的单位面积导通电阻，计划于2025年量产。不止于此，第6代碳化硅MOSFET也出现在技术路线图的远景规划中，将于2028年量产。

安森美 onsemi

安森美在2022年第1季度继续保持强劲增长，毛利润率也达到了近50%的历史新高，处于公司成立以来的高光时期。碳化硅产品的业绩贡献虽然占比还比较小，但是增长动量十足——安森美与客户签订的未来三年长期供应协议（LTSA）总金额已达到26亿美元，其中有超过20亿美元来自电动汽车动力总成对碳化硅模块的需求，包括蔚来汽车和特斯拉。

蔚来汽车ET7将采用安森美900V碳化硅功率模块驱动 （来源：onsemi，蔚来汽车）

CEO Hassan El-Khoury表示这些承诺订单将从2022年下半年起开始批量履约，推动碳化硅产品线在2022年的营收较上一年增加超过一倍，并在2023年为安森美贡献10亿美元的销售额。

不过与英飞凌不同的是，管理层透露2022年下半年至2023年上半年期间碳化硅产品的利润率将低于公司平均水平。这归结于之前安森美尚未规模供应碳化硅模块产品，今年下半年起的产能爬坡所需的启动成本降低了毛利润率。

虽然安森美在五巨头中排名末席，但是其综合实力不可小觑，尤其是2021年第3季度通过收购衬底供应商GTAT，搭建了从碳化硅晶锭、衬底、器件生产到模块封装的垂直整合模式。虽然其中一些项目的技术实力与各领域领先企业还有所差距，但是整体实力却更为均衡——与衬底龙头Wolfspeed相比，安森美的模块封测和量产经验略胜一筹；与器件设计实力超群的英飞凌相比，安森美又有来自GTAT碳化硅材料的加成。

安森美在碳化硅业务上的布局 （来源：onsemi）

安森美也看到了自身在碳化硅方面的综合实力，把碳化硅确立为公司两大资产投资方向之一，规划在2022年将碳化硅衬底产能增加四倍，意图在未来能够自产所需的全部碳化硅衬底和外延片。

在碳化硅晶圆制造上，安森美已经在6寸晶圆上实现量产，目前推出的绝大部分产品如碳化硅MOSFET单管，光伏碳化硅模块等均来自韩国Bucheon晶圆厂6寸线。与此同时，安森美也跟随Wolfspeed等行业领先者的步伐，在材料方面和晶圆制造上均开始尝试8寸碳化硅的生产。

得益于仙童半导体在碳化硅技术上的积累，安森美在收购仙童后也获得了开发各类碳化硅产品的坚实基础。

安森美的第1代碳化硅MOSFET技术（M1）采用平面设计，耐压等级为1200V。之后从中衍生出900V和750V耐压的规格，微观结构也改为Hex Cell设计，这两个改动相叠加使得碳化硅MOSFET的导通电阻降低了35%左右。目前安森美推出的大部分碳化硅产品均基于M1与其衍生出的M2平台。

目前最新的一代碳化硅技术（M3）仍然采用平面技术，但是改为Strip Cell设计，导通性能较上一代衍生版本再提高了16%。这一代产品将逐渐成为公司的主力车规碳化硅平台，在电压规格上覆盖电动汽车主流的400V和800V平台。

而安森美的下一代技术平台M4则会从平面结构升级为沟槽结构，目前已积累了大约20份相关专利。与初代碳化硅技术相比，在相同载电流的要求下可以减少相当的芯片面积。这意味着以前210kW输出功率需要4片碳化硅芯片并联才能实现，而M4平台预计只需要其一半面积的芯片即可。如果再加上M4平台可能采用8寸晶圆生产，预期M4的成本较之前将显著降低。

安森美的碳化硅技术持续进步，功率密度、散热能力和成本不断优化 （来源：onsemi）

根据研究机构Yole Développement最近的一份研报，碳化硅器件的主要应用场合为电动汽车，占到总营收的近80%。而碳化硅功率模块又是碳化硅芯片的主流封装模式。因此，高性能大功率模块封装是碳化硅应用，特别是车规应用的关键研发领域之一。

通过IGBT模块上的多年积累，安森美在大功率车规模块上早有布局，其技术涵盖了市场上主流的两种大功率模块类型，一是有凝胶灌封的框架式模块，二是整体覆盖环氧树脂材料的塑封式模块。前者即是被应用于蔚来汽车ET7的功率模块，而后者更是安森美的研发重点。

相较框架式模块，塑封模块可以实现更高的功率密度。同时，外形设计具有灵活性，可以根据客户的要求进行半定制或者完全定制。正是因为这些特点，再加上公司在模块设计和量产上的成功经验，最终让安森美从特斯拉初获得了TPAK模块新增供应商的门票。

小结

碳化硅功率器件五巨头都对未来市场发展和各自公司碳化硅产品营收增长表达了乐观的看法，因此投入重金积极扩充碳化硅衬底和晶圆制造产能。与此同时，这些公司也积极进行技术升级，包括向8英寸制造演进，以及开发沟槽结构MOSFET，以期获得性能提升的同时，获得更多的单位产出和更低的成本。

不止于此，五巨头在各自擅长的领域建立了准入壁垒，包括意法的应用经验和封装，Wolfspeed的8寸制造能力，英飞凌和罗姆的沟槽栅设计，以及安森美的垂直整合，意图在未来仍然维持起行业领导者的地位。

来源：

1.Investors.st.com

2.www.infineon.com/cms/en/about-infineon/investor

3.investor.wolfspeed.com/overview/default.aspx

4.www.rohm.com/investor-relations

5.investor.onsemi.com

6.Yole Développement，《Power SiC 2022》

7.微信公众号“碳化硅芯片学习笔记”

8.SystemPlus Consulting，《SiC Transistor Comparison 2020》

9.Rohm，《ROHM at PCIM 2022: New power highlights and investments in SiC production capacities》

10.onsemi，《NIO Selects High-Efficiency Silicon Carbide Traction Power Modules from onsemi》

*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不

1兆瓦光伏电站成本预算是多少钱？

碳中和愿景下，企业更加注重碳减排。投资工商业光伏项目是一个不错的选择，下面以山东为例，谈谈在新的市场环境下，工商业分布式光伏电站建设的经济性如何？投资成本如何？投资收益率多大？

山东地区光伏电价分析

山东省年日照时数为2200-2900小时，年总辐射量在1300~1550kWh/m2之间，非常适合建设光伏电站。

（山东省在三类资源区中属于光照条件较好的）

（山东地区最佳倾角及日照小时数） 山东2021年最新电网销售价格如下图所示：

山东省的脱硫煤电价为（含税）每千瓦时0.3949元，售电收益即以脱硫煤电价卖给山东电网。

山东省光伏投资

以1MW的业主自投的工商业光伏电站为例。

我们选用分布式市场比较常用的天合500W组件，组件转化效率为21.2%，电气参数如下图。预计平均每天可以发3289度电，年发电量120万度左右。

根据组件的电气参数，最大功率点的工作电流约12A，我们选择市面上主流逆变器—阳光SG110CX-P2-CN逆变器，此款逆变器最大直流输入15A，能够全面适配当下大功率组件，同时支持1.4及以上超配，节约初始投资。具体参数如下：

安装方式为：每18块组件一串，接14串到逆变器，只需要8台逆变器。

自从2021年产业链价格提升以来，光伏电站原材料和安装成本提高，以3.5元/瓦保守估计，这样整个系统初装费用为350万元左右。

（阳光电源工商业电站）

工商业光伏项目发电量计算

以山东济南最佳发电倾角年发电小时数为例，光伏组件发电衰减率一般不会超过20%，这座电站25年发电情况如图所示。

该电站运营25年总发电利用小时数为27607.760h，25年总发电量约为2760万度。

（25年内各年平均发电量）

工商业光伏收益计算

首先，我们要了解分布式光伏电站收益组成。用户在自发自用时，就不用再交电费。如果余电上网，用不完的电可以卖给国家电网（脱硫煤标杆电价），不仅用电不花钱，还能卖电赚钱。

（阳光电源工商业电站）

在项目自投，不计补贴的情况下，收益计算的三个模式：

1.全部自用

全部自用适合用电量较大的工厂，此时光伏发电的电量全部以电网售电价格节省下来。

据山东电价表格，高峰时段是8:30-11:00、14:00-21:00，低谷12:00-13:00、23:00-7:00、其余平时段。假设光伏电站晚上6点后基本不发电，则折合电价(按峰平谷比)=0.75435元。

按照25年内各年平均发电量表格计算，第3-4年可以收回成本。

25年总收益=0.75435元*2760万度=2082.006万元

2.自发自用，余电上网

90%自发自用，10%余电上网。 按照25年内各年平均发电量表格计算，第4-5年可以收回成本。

25年总收益

=2760万度*90%*0.75435+2760万度*10%*0.3949

=1982.7978万元

80%自发自用，20%余电上网。

按照25年内各年平均发电量表格计算，第4-5年可以收回成本。

25年总收益

=2760万度*80%*0.75435+2760万度*20%*0.3949

=1883.5896万元

50%自发自用，50%余电上网。

按照25年内各年平均发电量表格计算，第6-7年可以收回成本。

25年总收益

=2760万度*50%*0.75435+2760万度*50%*0.3949

=1585.965万元

3.全部上网（全额上网）

光伏发电的电量全部以脱硫煤电价卖给国家电网，假设脱硫煤标杆电价不变的情况下。

按照25年内各年平均发电量表格计算，第7-8年可以收回成本。

25年总收益=0.3949元（山东脱硫煤电价）*2760万度=1089.924万元

碳交易收益

随着全国统一碳交易市场的逐渐成熟，工厂碳减排收益也计入工厂整体收益：

一座1MW的工商业光伏电站：

从以上数据可以看出，1MW光伏电站每年可以减少1196.4吨的二氧化碳减排量。

（山东最新碳交易新闻）

以最新碳交易新闻为例，可以看出当前单价为25元/吨，则该山东电站每年的碳交易可达2.991万元，25年收益74.775万元。

近日，山东省太阳能协会发布信息，将对部分利用闲置厂房屋顶建设分布式工商业发电设施的企业给予一部分初始安装奖励资金。

因此，如果将山东工厂的卖碳收益及工商业光伏政策补贴计入总收益，加快建设成本的回收，投资回收期将比预期缩短1-2年。

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