通信世界网消息（CWW）碳化硅（SiC）作为一种第三代半导体材料，凭借其高导热系数、低热膨胀系数、高硬度和耐磨性等，在电动汽车、绿色能源存储、工业电子、5G通信等领域展现了巨大的应用潜力。目前SiC市场仍由国外主导，但越来越多的国内厂商加快布局，抢占市场红利。
近日，在第12届中国硬科技产业链创新趋势峰会上，清纯半导体(宁波)有限公司市场经理詹旭标表示，SiC上车成为行业共识，国产车规级SiC MOSFET技术与产能已对标国际水平，由于多种原因，SiC MOSFET在乘用车主驱应用目前仍依赖进口，但未来全面导入国产芯片是大致所趋。
SiC上车成行业共识
近几年，我国新能源汽车行业增长势头强劲。相关机构数据显示，我国2021、2022、2023年新能源汽车销量分别为350万辆、689万辆、950万辆，市场占有率31.6%。预计2024年产销量将达到1200万~1300万辆，市占率超过45%；约占全世界产销量的60%。
詹旭标表示，2023年中国新能源汽车每卖出10台汽车，其中就有3台是新能源汽车，2024年这一数字上升至4.5台，未来将更高。“这是个非常让人兴奋的市场，这与十几年前的光伏行业非常相似，汽车的发展有可能会按照光伏行业的发展历程再走一遍。”
在新能源汽车迅猛发展的同时，“SiC主驱”的乘用车快速崛起。2017年特斯拉发布第一款基于SiC主驱的汽车，2020年前后我国以比亚迪为代表的企业也发布了第一台基于SiC主驱的汽车，随后数年里，各个主驱厂或者车厂纷纷投身于SiC平台的研发。据统计，2023年公开的国产SiC车型合计142款，乘用车76款，仅在2023年新增的款式大概就有45款。
“相当于整个新能源汽车采用SiC的市场完全被打开了。”詹旭标表示，目前主驱应用的主流器件还是以1200V SiC MOSFET为主，400V平台目前采用750V SiC替代，SiC器件的性能、质量、价格、产能仍然是主驱大规模应用的必要条件。
那么，碳化硅能给新能源汽车带来哪些利好呢？一是提升新能源汽车的续航里程。得益于SiC MOSFETS的低导通电阻、低开关损耗的特点。对比以前硅的IGBT方案，新能源汽车电机控制器有望实现70%的损耗下降，进而增加约5%行驶里程。
二是解决补能焦虑的问题。消费者购买新能源汽车重点关注的一个问题是如何快速补电，目前行业通过提升充电功率解决这一问题。目前我国汽车充电桩保有量在900-1000万左右。按照规划，2030年，我国新能源汽车保有量将达到6000万辆，车和充电桩比例计划达到 1:1，相当于在未来4-5年还要增加5000万个充电桩。当前，充电模块已经开始用SiC，并且在DC/DC、PFC应用的数量至少为是8个以上，市场规模是非常巨大的。
SiC进入产能过剩阶段
当前，整个SiC市场仍然是以国外企业占主导地位。TrendForce数据显示，在2023年全球碳化硅功率器件市场，意法半导体（ST）以32.6%市占率位居第一，安森美（onsemi）跃居第二名，市场份额为23.6%，随后是英飞凌（Infineon，16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、罗姆半导体（ROHM，8%）。头部5家国外企业市场份额合计高达91.9%。与此同时，国外企业正进一步扩展SIC产能，例如Wolfspeed计划投入65亿美元扩充产能，英飞凌总投资也达到了50亿欧元。
国际巨头扩产，国内厂商也在加大投入。相关数据统计，目前国产产能规划大概是1000亿，但整个SiC产业链过于分散，头部企业也还没有形成。而根据预测，2026年国内整个产能（衬底）的规划大概是460万片，如果顺利进行量产，则能满足大概3000万辆新能源汽车的需求。按照现有数据推测，到2026年中国新能源汽车的产量大约会增长到2800万~2900万，加之海外产能，SiC行业将进入内卷和产能过剩阶段。
詹旭标认为，随着全球SiC材料的产能快速扩展，目前中国SiC器件设计和制造也快速发展，产能持续扩张。而除了在汽车主驱上的应用，SiC在光伏、储能、充电模块市场的竞争同样非常激烈，产能过剩进一步导致主流器件价格快速下降。
比如，在2023年9月到2024年4月，市场热卖的1200V/40mΩ的SiC功率器件的平均价格，从35元跌到了23元，下降幅度达到35%，并且对比硅基IGBT价格，目前大概是1.5~2倍。根据预测，如果SiC的价格达到同类硅基功率器件1.5-2倍价格区间，整个市场会发生巨大的变革。
詹旭标指出，如果按照Yole数据，2024年全球功率半导体市场规模大概是500亿美元，那么两三年后，SiC功率器件的价格下降到硅基功率器件的1.2~1.5倍，那么这500亿美元的市场可能都是SiC的，毕竟SiC相比硅基功率器件拥有高频率、高功率密度、低损耗等优势。“长远来看，技术降本成为SiC企业赖以生存的唯一途径。”
对标国际技术水平
随着汽车主驱、光储、充电等行业的快速发展，国内SiC产业链日趋完善，从材料、衬底、外延、加工设备、设计代工等各细分行业均涌现出典型代表，快速缩小与跨国龙头企业的差距。部分企业已率先完成100%国产替代。从技术角度看，国际SiC MOSFET技术持续发展，维持3~5年的迭代周期。我国SiC MOSFET器件最新技术目前已经对标国际主流水平，并保持1年1代的节奏快速迭代。
据了解，清纯半导体第一代SiC MOSFET产品的Rsp是3.3毫欧，2023年发布的第二代产品Rs达到2.8毫欧，2022年ST 1200V的MOSFET Rsp也是2.8毫欧，与国际巨头最先进的技术水平打平。今年清纯半导体将会发布第三代产品，Rsp可以做到2.4毫欧，与国际巨头明年的产品也可能做到完全对齐。
同时，清纯半导体针对主驱领域已推出了多款产品，包括24平方、25平方、27平方、30平方毫米尺寸的产品，主流国外厂家针对主驱的芯片是比较少的。“当时我们是秉着一个比较卷的态度，跟行业去做对标，我们1200V产品系列的核心参数，完全对标国际一流水平，并且在某些参数上或在可靠性方面可能会比他们更好。”詹旭标表示，1：1对比国际头部企业目前在新能源汽车里面用得最多、最成熟的器件，在相同的驱动、参数、板子的情况下，清纯半导体的串扰抑制能力、耐受能力、振荡能力相对更好。
近几年工业和光储充领域对SiC器件的可靠性要求非常高，基本是按照车规级标准进行考核的，目前行业已经按照车规等级的标准做了一些更加严格的测试，尤其是在主驱方面的应用。对此，清纯半导体对其产品做了非常全面且严苛的可靠性测试，实现了新能源汽车级及工业应用400万颗MOSFET零失效的出色成绩。
最后，詹旭标表示，目前国际竞争焦点逐步从技术研发转移到大规模量产，依托巨大的应用市场和高效产能提升，中国在不久的将来有可能主导全球SiC半导体产业。主要将经历两个阶段，第一阶段国际芯片供应商主导供应链，国内SiC 材料实现部分替换，第二阶段国内市场实现全面国产替代，国际芯片与终端企业与国内企业开展全面合作。
