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隨著電動(dòng)汽車的市占率不斷提高，碳化硅成本下降以及產(chǎn)能的持續(xù)爬升，未來無論是800V還是400V平臺(tái)的電動(dòng)汽車都會(huì)陸續(xù)應(yīng)用到碳化硅。

作者 | 方文三

圖片來源 |  網(wǎng) 絡(luò) 

碳化硅器件增量加速碳化硅模塊發(fā)展

據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022年新能源車產(chǎn)銷量分別達(dá)705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長(zhǎng)96.9%和93.4%，市場(chǎng)占有率達(dá)25.6%。

集微咨詢預(yù)計(jì)，到2025年，全球汽車（包含新能源汽車、油車及混合動(dòng)力汽車）中的功率器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到160億元。

Yole預(yù)計(jì)2027年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)將增長(zhǎng)62.97億美元，CAGR達(dá)34％。

根據(jù)三安集成官網(wǎng)，估計(jì)到2025年，新能源汽車碳化硅功率器件用量約219萬片6寸碳化硅晶圓。

近期羅姆預(yù)測(cè)，2023年開始，電機(jī)控制器中的碳化硅比率將會(huì)迅速上升，滲透率將會(huì)從2022年的9%增長(zhǎng)到25%。

國(guó)內(nèi)外眾多車企跟進(jìn)碳化硅模組

從應(yīng)用情況來看，碳化硅功率半導(dǎo)體首先在高性能車型中取得應(yīng)用，隨著碳化硅器件的工藝升級(jí)，成本進(jìn)一步下降后，將逐步滲透到B級(jí)車和部分A級(jí)轎車。

2021年特斯拉Model3的主逆變器率先采用24個(gè)碳化硅MOSFET功率模塊，比亞迪也迅速跟進(jìn)，在漢EV上搭載了自主研發(fā)的碳化硅功率模塊。

目前，國(guó)內(nèi)如比亞迪漢EV、蔚來ET7、小鵬G9、吉利Smart精靈#1等量產(chǎn)車型均有搭載碳化硅器件，這也加速了碳化硅功率模塊在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展。

吉利Smart精靈#1采用的是芯聚能模塊，小鵬G9的碳化硅模塊自2022年9月由斯達(dá)半導(dǎo)提供；比亞迪的模塊自供。

Smart精靈#1、小鵬G9使用的是芯聚能、斯達(dá)半導(dǎo)等第三方碳化硅主驅(qū)動(dòng)功率模塊廠商的產(chǎn)品。

與此同時(shí)，下游需求還在以極高的速度增長(zhǎng)，隨著電動(dòng)汽車逐步開始推廣800V平臺(tái)，需求量還將持續(xù)高漲。

2023年，隨著產(chǎn)能的持續(xù)擴(kuò)張，在終端產(chǎn)品上也會(huì)更多地看到碳化硅器件在電動(dòng)汽車等領(lǐng)域上的應(yīng)用，市場(chǎng)規(guī)模會(huì)迎來更大的增長(zhǎng)。

800V強(qiáng)勢(shì)催化打開碳化硅廣闊空間

在新能源車載模塊，碳化硅器件主要應(yīng)用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)逆變器、車載DC/DC、車載充電系統(tǒng)，助力整車提升加速度、降低系統(tǒng)成本、增加續(xù)航里程、實(shí)現(xiàn)輕量化。

車用充電樁方面，我國(guó)存在巨大市場(chǎng)缺口，截至2021H1車樁比僅為3.1：1，且快速直流充電樁不足半數(shù)。

因此需求端，充電問題造成里程焦慮阻礙了新能源車進(jìn)一步普及，800V需求迫切；供給端，主流車廠加速布局800V平臺(tái)及碳化硅模塊。

隨著電動(dòng)汽車的市占率不斷提高，碳化硅成本下降以及產(chǎn)能的持續(xù)爬升，未來無論是800V還是400V平臺(tái)的電動(dòng)汽車都會(huì)陸續(xù)應(yīng)用到碳化硅。

2023年，將會(huì)是國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)進(jìn)入汽車市場(chǎng)的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，2025年前后就能見到國(guó)產(chǎn)碳化硅MOSFET在汽車上的大規(guī)模落地。

國(guó)內(nèi)企業(yè)逐步切入，器件存在突圍機(jī)會(huì)

從市場(chǎng)占有率來看，碳化硅功率器件全球主要的市場(chǎng)份額主要掌握在STM、Wolfspeed、Rohm、Infineon、Onsemi等行業(yè)龍頭手中，CR5達(dá)91%。

不過，國(guó)產(chǎn)廠商如士蘭微、斯達(dá)、華潤(rùn)微、安世等已實(shí)現(xiàn)器件規(guī)模生產(chǎn)并在功率MOSFET、IGBT單管、IGBT模塊等部分領(lǐng)域躋身全球前十。

根據(jù)CASAResearch數(shù)據(jù)顯示，士蘭微投資15億元建設(shè)6英寸碳化硅功率器件芯片產(chǎn)線，計(jì)劃產(chǎn)能達(dá)14.4萬片/年，并計(jì)劃投資建設(shè)年產(chǎn)720萬塊汽車級(jí)功率模塊封裝項(xiàng)目；

時(shí)代電氣投資4.62億元建設(shè)6英寸碳化硅功率器件芯片產(chǎn)線，計(jì)劃產(chǎn)能達(dá)2.5萬片/年；

斯達(dá)半導(dǎo)體投資2.29億元建設(shè)車規(guī)級(jí)全碳化硅功率模組生產(chǎn)線和研發(fā)測(cè)試中心，計(jì)劃產(chǎn)能達(dá)8萬顆/年。

國(guó)星光電研究院基于碳化硅技術(shù)，全新推出NS62m碳化硅MOSFET功率模塊產(chǎn)品，可應(yīng)用于傳統(tǒng)工控、儲(chǔ)能逆變、UPS、充電樁、軌道交通和其他功率變換領(lǐng)域。

在車載充電器領(lǐng)域，碳化硅MOSFET的滲透率已很高。電機(jī)控制器將是近幾年碳化硅MOSFET要更高速發(fā)展的關(guān)鍵因素。

目前雖然市場(chǎng)滲透率還不是很高，但是這個(gè)領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模巨大，已經(jīng)成為碳化硅MOSFET最大的應(yīng)用市場(chǎng)。

工業(yè)級(jí)碳化硅二極管模塊、MOSFET模塊以及混合模塊得到快速推廣應(yīng)用，已經(jīng)可以滿足百千瓦級(jí)別以上光伏逆變器的應(yīng)用需求。

車廠加快碳化硅模塊的研發(fā)布局

在幾家造車新勢(shì)力高調(diào)推出搭載碳化硅芯片模組的主驅(qū)逆變器大功率平臺(tái)電動(dòng)汽車后，中國(guó)功率半導(dǎo)體上車進(jìn)程開始進(jìn)入白熱化。

在器件，模塊及電路領(lǐng)域，中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)參與者之間的合作網(wǎng)絡(luò)更加密集，尤其是研究機(jī)構(gòu)和行業(yè)參與者之間。

近年來，中國(guó)專利申請(qǐng)主要來自于模塊及電路領(lǐng)域，雖然此項(xiàng)活動(dòng)從2015年才起步，卻已經(jīng)擁有超過800份發(fā)明。

2023年理想汽車最重要的工作是L7交付和純電車型發(fā)布交付，并明確定位蘇州碳化硅工廠主要是生產(chǎn)碳化硅功率模塊。

蘇州工廠將基于碳化硅來生產(chǎn)功率模塊，這些模塊是五合一系統(tǒng)一部分；這些模塊對(duì)于產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力有幫助，改善能耗。

今年1月，理想和三安宣布共同設(shè)立經(jīng)營(yíng)一家合資公司蘇州斯科半導(dǎo)體，將主要從事碳化硅芯片和模塊的研發(fā)。

國(guó)內(nèi)發(fā)展碳化硅在技術(shù)上有巨大優(yōu)勢(shì)

相比于硅基集成電路產(chǎn)業(yè)鏈，碳化硅由于應(yīng)用于功率半導(dǎo)體為主，對(duì)制程的需求很低，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈自主化程度可以做到很高。

而在市場(chǎng)上，中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)在全球無疑處于領(lǐng)先地位，與此同時(shí)，中國(guó)還是最大的汽車市場(chǎng)以及汽車生產(chǎn)國(guó)。

而目前全球汽車產(chǎn)業(yè)正在從燃油車往電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)移，電動(dòng)汽車也正在從400V到800V的高壓架構(gòu)發(fā)展。

在一系列市場(chǎng)需求的轉(zhuǎn)變下，碳化硅對(duì)電動(dòng)汽車的能量利用效率、充電速度、電機(jī)功率等都帶來巨大的提升。

這對(duì)于中國(guó)龐大的汽車產(chǎn)業(yè)來說，也是本土碳化硅行業(yè)發(fā)展并搶占市場(chǎng)份額的良機(jī)。

結(jié)尾：

今年將會(huì)是國(guó)內(nèi)碳化硅產(chǎn)業(yè)進(jìn)入汽車市場(chǎng)的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，2025年前后就能見到國(guó)產(chǎn)碳化硅MOSFET在汽車上的大規(guī)模落地。