2022年功率半導(dǎo)體技術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)透露，國內(nèi)主流車廠都投入了800V高壓快充技術(shù)，部分車企今年已經(jīng)推出了上市車型，明年主力車型都會(huì)配置高壓快充功能。各車廠將在高壓快充全新賽道上一比高下，與之相匹配的SiC(碳化硅)產(chǎn)業(yè)鏈有望駛?cè)氘a(chǎn)業(yè)化快車道。然而，碳化硅還有價(jià)格和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)二個(gè)攔路虎，我們看看與會(huì)專家的意見分析。今年9月以來，搭載800V高壓SiC器件的量產(chǎn)電動(dòng)汽車陸續(xù)上市。小鵬汽車G9旗艦SUV搭載800V高壓SiC平臺(tái)，主要賣點(diǎn)就是超級快充。小鵬汽車董事長兼CEO何小鵬表示，小鵬G9是全球充電最快的量產(chǎn)電動(dòng)汽車，可實(shí)現(xiàn)“充電5分鐘，續(xù)航超200公里。”極氪智能旗下威睿電動(dòng)汽車技術(shù)有限公司正式發(fā)布了600kW超充技術(shù)，并已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，據(jù)稱可實(shí)現(xiàn)充電5分鐘續(xù)航里程增加300公里。哪吒汽車發(fā)布浩智800V SiC高性能電驅(qū)系統(tǒng)將在2023年搭載上車。

 

 

SiC更適合電動(dòng)汽車快充

目前電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程已經(jīng)普遍達(dá)到500公里以上，基本可以解決大部分人的出行需求，但充電補(bǔ)能問題仍是新能源汽車普及的最大阻礙。截至2021年底，國內(nèi)電動(dòng)汽車的車樁比僅為3:1，距離國家《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》要求的1:1水平相去甚遠(yuǎn)。這兩年，車廠集體將目光投向800V高壓快充。目前，電動(dòng)汽車補(bǔ)能主要有兩種方式：快充和換電。換電是蔚來汽車主推的，而大多數(shù)車企主導(dǎo)的是快充方式。快充分為大電流和高電壓兩種。目前，電動(dòng)汽車快充主流產(chǎn)品，即傳統(tǒng)硅基IGBT功率器件，正在逼近材料特性極限，而下一代半導(dǎo)體材料SiC是更好的材料，尤其是800V高壓以上時(shí)，性能優(yōu)勢更加明顯。SiC有更小的開關(guān)損耗、更高電壓等級、更高的工作溫度，更適合電動(dòng)汽車等超大功率應(yīng)用場景。但是，SiC目前還不太成熟，材料缺陷率還有待改善，器件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化，價(jià)格較高，但肯定是未來的方向。

 

 

SiC投資陸續(xù)開花結(jié)果

功率器件是電動(dòng)汽車電力電子系統(tǒng)的“心臟”，承擔(dān)著對電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和控制的作用，電動(dòng)汽車對其需求巨大。電動(dòng)汽車飛速發(fā)展，也給了中國企業(yè)底氣。中國企業(yè)集體在功率器件新賽道SiC產(chǎn)業(yè)鏈上發(fā)力，包括材料、器件、設(shè)備等各環(huán)節(jié)，投資相當(dāng)火熱。今年下半年，這些投資陸續(xù)開花結(jié)果，各種好消息接踵而至。

 

 

11月24日，由中建二局承建的深圳市2022年重大項(xiàng)目——第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目廠房區(qū)域全面封頂。該項(xiàng)目建成后，將彌補(bǔ)國內(nèi)6英寸SiC單晶襯底和外延產(chǎn)能缺口，為軌道交通、新能源汽車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域提供原材料保障。該項(xiàng)目投資方深圳市重投天科半導(dǎo)體有限公司的第一大股東，是行業(yè)龍頭天科合達(dá)。11月中旬，天科合達(dá)舉辦了“8英寸導(dǎo)電型SiC襯底”新產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，預(yù)計(jì)項(xiàng)目明年量產(chǎn)。這一量產(chǎn)時(shí)間，緊跟全球步伐。

SiC大規(guī)模上車，三原因成加速上車“推手”

IDM產(chǎn)能提升

長期保供協(xié)議

中國高端車比例提升

 

當(dāng)下，SiC能比預(yù)測得更快更多上車，主要因素可從產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整、供需關(guān)系、市場營銷來進(jìn)行分析：一是以一線IDM對供應(yīng)鏈進(jìn)行了高度的整合，實(shí)現(xiàn)了SiC器件產(chǎn)能的持續(xù)提升，為SiC器件的大批量上車提供了先決條件；二是IDM與Tie One簽訂有長期保供協(xié)議，可以在最大程度上保障車企客戶的用料需求；三是國內(nèi)新能源車型正逐步向多元化發(fā)展，中高端客戶的占有率保持多年增長。碳化硅器件一方面為中高端客戶提供了更為優(yōu)質(zhì)的駕乘體驗(yàn)，另一方面有效緩解了電動(dòng)汽車的續(xù)航焦慮問題，因此廣受新能源車企的青睞。

 

 

從功率半導(dǎo)體供應(yīng)商的角度來看，成本只是限制SiC大規(guī)模上車的一個(gè)很小因素，更多是因客戶需求與SiC功率器件產(chǎn)能不匹配造成的結(jié)果。

 

碳化硅MOSFET作為大功率器件，相較于硅基IGBT，更多的是起到互補(bǔ)作用。碳化硅MOSFET在一些特定場景具有硅基IGBT所不具備的特性，在電動(dòng)汽車市場填補(bǔ)了空白。但在太陽能等場景下，碳化硅MOSFET的優(yōu)勢就無法完整地展現(xiàn)，因此碳化硅在這些場景下更多地是以混合模塊的形式出現(xiàn)。因此，SiC MOSFET會(huì)長期地與硅基IGBT以互補(bǔ)的方式相存在。

 

另外，汽車無疑是SiC最大的應(yīng)用市場，且業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)到2025年，汽車電子功率器件領(lǐng)域采用SiC技術(shù)的占比會(huì)超過20%，因此意法半導(dǎo)體、英飛凌、安森美等都在產(chǎn)能擴(kuò)張、產(chǎn)業(yè)整合、技術(shù)創(chuàng)新等方面積極布局，以搶占領(lǐng)先地位。

 

影響到SiC器件可靠性、良率的襯底部分占整個(gè)價(jià)值量將近50%。為抓住供應(yīng)鏈的“靈魂”，并提供高效可靠的功率器件，碳化硅領(lǐng)域的頭部玩家都紛紛加速垂直整合。全球范圍內(nèi)，SiC這一產(chǎn)業(yè)鏈目前呈現(xiàn)出多極化趨勢，國際大廠均通過收購等方式構(gòu)建出一條從晶錠生長－晶圓外延－芯片刻蝕－電氣封裝的完整產(chǎn)業(yè)鏈，逐步擺脫對于單一原料來源的依賴，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)有序擴(kuò)產(chǎn)。

 

總結(jié)：

伴隨全球越來越多的車企量產(chǎn)800V高壓平臺(tái)方案，SiC功率半導(dǎo)體也成為必然選擇.800V高壓平臺(tái)的落地，對于SiC器件而言更多起到錦上添花的作用。電動(dòng)汽車是SiC最大的應(yīng)用市場，雖然SiC還存在材料缺陷、價(jià)格較高等問題，但肯定是未來的發(fā)展方向。

 

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