通信世界網(wǎng)消息（CWW）碳化硅（SiC）作為一種第三代半導(dǎo)體材料，憑借其高導(dǎo)熱系數(shù)、低熱膨脹系數(shù)、高硬度和耐磨性等，在電動(dòng)汽車、綠色能源存儲(chǔ)、工業(yè)電子、5G通信等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。目前SiC市場(chǎng)仍由國外主導(dǎo)，但越來越多的國內(nèi)廠商加快布局，搶占市場(chǎng)紅利。
近日，在第12屆中國硬科技產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新趨勢(shì)峰會(huì)上，清純半導(dǎo)體(寧波)有限公司市場(chǎng)經(jīng)理詹旭標(biāo)表示，SiC上車成為行業(yè)共識(shí)，國產(chǎn)車規(guī)級(jí)SiC MOSFET技術(shù)與產(chǎn)能已對(duì)標(biāo)國際水平，由于多種原因，SiC MOSFET在乘用車主驅(qū)應(yīng)用目前仍依賴進(jìn)口，但未來全面導(dǎo)入國產(chǎn)芯片是大致所趨。
SiC上車成行業(yè)共識(shí)
近幾年，我國新能源汽車行業(yè)增長勢(shì)頭強(qiáng)勁。相關(guān)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，我國2021、2022、2023年新能源汽車銷量分別為350萬輛、689萬輛、950萬輛，市場(chǎng)占有率31.6%。預(yù)計(jì)2024年產(chǎn)銷量將達(dá)到1200萬~1300萬輛，市占率超過45%；約占全世界產(chǎn)銷量的60%。
詹旭標(biāo)表示，2023年中國新能源汽車每賣出10臺(tái)汽車，其中就有3臺(tái)是新能源汽車，2024年這一數(shù)字上升至4.5臺(tái)，未來將更高?！斑@是個(gè)非常讓人興奮的市場(chǎng)，這與十幾年前的光伏行業(yè)非常相似，汽車的發(fā)展有可能會(huì)按照光伏行業(yè)的發(fā)展歷程再走一遍?！?/p>
在新能源汽車迅猛發(fā)展的同時(shí)，“SiC主驅(qū)”的乘用車快速崛起。2017年特斯拉發(fā)布第一款基于SiC主驅(qū)的汽車，2020年前后我國以比亞迪為代表的企業(yè)也發(fā)布了第一臺(tái)基于SiC主驅(qū)的汽車，隨后數(shù)年里，各個(gè)主驅(qū)廠或者車廠紛紛投身于SiC平臺(tái)的研發(fā)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年公開的國產(chǎn)SiC車型合計(jì)142款，乘用車76款，僅在2023年新增的款式大概就有45款。
“相當(dāng)于整個(gè)新能源汽車采用SiC的市場(chǎng)完全被打開了?！闭残駱?biāo)表示，目前主驅(qū)應(yīng)用的主流器件還是以1200V SiC MOSFET為主，400V平臺(tái)目前采用750V SiC替代，SiC器件的性能、質(zhì)量、價(jià)格、產(chǎn)能仍然是主驅(qū)大規(guī)模應(yīng)用的必要條件。
那么，碳化硅能給新能源汽車帶來哪些利好呢？一是提升新能源汽車的續(xù)航里程。得益于SiC MOSFETS的低導(dǎo)通電阻、低開關(guān)損耗的特點(diǎn)。對(duì)比以前硅的IGBT方案，新能源汽車電機(jī)控制器有望實(shí)現(xiàn)70%的損耗下降，進(jìn)而增加約5%行駛里程。
二是解決補(bǔ)能焦慮的問題。消費(fèi)者購買新能源汽車重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)問題是如何快速補(bǔ)電，目前行業(yè)通過提升充電功率解決這一問題。目前我國汽車充電樁保有量在900-1000萬左右。按照規(guī)劃，2030年，我國新能源汽車保有量將達(dá)到6000萬輛，車和充電樁比例計(jì)劃達(dá)到 1:1，相當(dāng)于在未來4-5年還要增加5000萬個(gè)充電樁。當(dāng)前，充電模塊已經(jīng)開始用SiC，并且在DC/DC、PFC應(yīng)用的數(shù)量至少為是8個(gè)以上，市場(chǎng)規(guī)模是非常巨大的。
SiC進(jìn)入產(chǎn)能過剩階段
當(dāng)前，整個(gè)SiC市場(chǎng)仍然是以國外企業(yè)占主導(dǎo)地位。TrendForce數(shù)據(jù)顯示，在2023年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)，意法半導(dǎo)體（ST）以32.6%市占率位居第一，安森美（onsemi）躍居第二名，市場(chǎng)份額為23.6%，隨后是英飛凌（Infineon，16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、羅姆半導(dǎo)體（ROHM，8%）。頭部5家國外企業(yè)市場(chǎng)份額合計(jì)高達(dá)91.9%。與此同時(shí)，國外企業(yè)正進(jìn)一步擴(kuò)展SIC產(chǎn)能，例如Wolfspeed計(jì)劃投入65億美元擴(kuò)充產(chǎn)能，英飛凌總投資也達(dá)到了50億歐元。
國際巨頭擴(kuò)產(chǎn)，國內(nèi)廠商也在加大投入。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國產(chǎn)產(chǎn)能規(guī)劃大概是1000億，但整個(gè)SiC產(chǎn)業(yè)鏈過于分散，頭部企業(yè)也還沒有形成。而根據(jù)預(yù)測(cè)，2026年國內(nèi)整個(gè)產(chǎn)能（襯底）的規(guī)劃大概是460萬片，如果順利進(jìn)行量產(chǎn)，則能滿足大概3000萬輛新能源汽車的需求。按照現(xiàn)有數(shù)據(jù)推測(cè)，到2026年中國新能源汽車的產(chǎn)量大約會(huì)增長到2800萬~2900萬，加之海外產(chǎn)能，SiC行業(yè)將進(jìn)入內(nèi)卷和產(chǎn)能過剩階段。
詹旭標(biāo)認(rèn)為，隨著全球SiC材料的產(chǎn)能快速擴(kuò)展，目前中國SiC器件設(shè)計(jì)和制造也快速發(fā)展，產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張。而除了在汽車主驅(qū)上的應(yīng)用，SiC在光伏、儲(chǔ)能、充電模塊市場(chǎng)的競(jìng)爭同樣非常激烈，產(chǎn)能過剩進(jìn)一步導(dǎo)致主流器件價(jià)格快速下降。
比如，在2023年9月到2024年4月，市場(chǎng)熱賣的1200V/40mΩ的SiC功率器件的平均價(jià)格，從35元跌到了23元，下降幅度達(dá)到35%，并且對(duì)比硅基IGBT價(jià)格，目前大概是1.5~2倍。根據(jù)預(yù)測(cè)，如果SiC的價(jià)格達(dá)到同類硅基功率器件1.5-2倍價(jià)格區(qū)間，整個(gè)市場(chǎng)會(huì)發(fā)生巨大的變革。
詹旭標(biāo)指出，如果按照Yole數(shù)據(jù)，2024年全球功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模大概是500億美元，那么兩三年后，SiC功率器件的價(jià)格下降到硅基功率器件的1.2~1.5倍，那么這500億美元的市場(chǎng)可能都是SiC的，畢竟SiC相比硅基功率器件擁有高頻率、高功率密度、低損耗等優(yōu)勢(shì)?！伴L遠(yuǎn)來看，技術(shù)降本成為SiC企業(yè)賴以生存的唯一途徑?！?/p>
對(duì)標(biāo)國際技術(shù)水平
隨著汽車主驅(qū)、光儲(chǔ)、充電等行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)鏈日趨完善，從材料、襯底、外延、加工設(shè)備、設(shè)計(jì)代工等各細(xì)分行業(yè)均涌現(xiàn)出典型代表，快速縮小與跨國龍頭企業(yè)的差距。部分企業(yè)已率先完成100%國產(chǎn)替代。從技術(shù)角度看，國際SiC MOSFET技術(shù)持續(xù)發(fā)展，維持3~5年的迭代周期。我國SiC MOSFET器件最新技術(shù)目前已經(jīng)對(duì)標(biāo)國際主流水平，并保持1年1代的節(jié)奏快速迭代。
據(jù)了解，清純半導(dǎo)體第一代SiC MOSFET產(chǎn)品的Rsp是3.3毫歐，2023年發(fā)布的第二代產(chǎn)品Rs達(dá)到2.8毫歐，2022年ST 1200V的MOSFET Rsp也是2.8毫歐，與國際巨頭最先進(jìn)的技術(shù)水平打平。今年清純半導(dǎo)體將會(huì)發(fā)布第三代產(chǎn)品，Rsp可以做到2.4毫歐，與國際巨頭明年的產(chǎn)品也可能做到完全對(duì)齊。
同時(shí)，清純半導(dǎo)體針對(duì)主驅(qū)領(lǐng)域已推出了多款產(chǎn)品，包括24平方、25平方、27平方、30平方毫米尺寸的產(chǎn)品，主流國外廠家針對(duì)主驅(qū)的芯片是比較少的?！爱?dāng)時(shí)我們是秉著一個(gè)比較卷的態(tài)度，跟行業(yè)去做對(duì)標(biāo)，我們1200V產(chǎn)品系列的核心參數(shù)，完全對(duì)標(biāo)國際一流水平，并且在某些參數(shù)上或在可靠性方面可能會(huì)比他們更好?！闭残駱?biāo)表示，1：1對(duì)比國際頭部企業(yè)目前在新能源汽車?yán)锩嬗玫米疃?、最成熟的器件，在相同的?qū)動(dòng)、參數(shù)、板子的情況下，清純半導(dǎo)體的串?dāng)_抑制能力、耐受能力、振蕩能力相對(duì)更好。
近幾年工業(yè)和光儲(chǔ)充領(lǐng)域?qū)iC器件的可靠性要求非常高，基本是按照車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核的，目前行業(yè)已經(jīng)按照車規(guī)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)做了一些更加嚴(yán)格的測(cè)試，尤其是在主驅(qū)方面的應(yīng)用。對(duì)此，清純半導(dǎo)體對(duì)其產(chǎn)品做了非常全面且嚴(yán)苛的可靠性測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了新能源汽車級(jí)及工業(yè)應(yīng)用400萬顆MOSFET零失效的出色成績。
最后，詹旭標(biāo)表示，目前國際競(jìng)爭焦點(diǎn)逐步從技術(shù)研發(fā)轉(zhuǎn)移到大規(guī)模量產(chǎn)，依托巨大的應(yīng)用市場(chǎng)和高效產(chǎn)能提升，中國在不久的將來有可能主導(dǎo)全球SiC半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。主要將經(jīng)歷兩個(gè)階段，第一階段國際芯片供應(yīng)商主導(dǎo)供應(yīng)鏈，國內(nèi)SiC 材料實(shí)現(xiàn)部分替換，第二階段國內(nèi)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)替代，國際芯片與終端企業(yè)與國內(nèi)企業(yè)開展全面合作。
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