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SiC大规模上车,三原因成加速上车“推手”
2022-12-27 来源:
853

2022年功率半导体技术与应用研讨会透露,国内主流车厂都投入了800V高压快充技术,部分车企今年已经推出了上市车型,明年主力车型都会配置高压快充功能。各车厂将在高压快充全新赛道上一比高下,与之相匹配的SiC(碳化硅)产业链有望驶入产业化快车道。然而,碳化硅还有价格和产品结构二个拦路虎,我们看看与会专家的意见分析。今年9月以来,搭载800V高压SiC器件的量产电动汽车陆续上市。小鹏汽车G9旗舰SUV搭载800V高压SiC平台,主要卖点就是超级快充。小鹏汽车董事长兼CEO何小鹏表示,小鹏G9是全球充电最快的量产电动汽车,可实现“充电5分钟,续航超200公里。”极氪智能旗下威睿电动汽车技术有限公司正式发布了600kW超充技术,并已实现量产,据称可实现充电5分钟续航里程增加300公里。哪吒汽车发布浩智800V SiC高性能电驱系统将在2023年搭载上车。

 

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SiC更适合电动汽车快充


目前电动汽车续航里程已经普遍达到500公里以上,基本可以解决大部分人的出行需求,但充电补能问题仍是新能源汽车普及的最大阻碍。截至2021年底,国内电动汽车的车桩比仅为3:1,距离国家《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》要求的1:1水平相去甚远。这两年,车厂集体将目光投向800V高压快充。目前,电动汽车补能主要有两种方式:快充和换电。换电是蔚来汽车主推的,而大多数车企主导的是快充方式。快充分为大电流和高电压两种。目前,电动汽车快充主流产品,即传统硅基IGBT功率器件,正在逼近材料特性极限,而下一代半导体材料SiC是更好的材料,尤其是800V高压以上时,性能优势更加明显SiC有更小的开关损耗、更高电压等级、更高的工作温度,更适合电动汽车等超大功率应用场景。但是,SiC目前还不太成熟,材料缺陷率还有待改善,器件设计结构有待优化,价格较高,但肯定是未来的方向。

 

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SiC投资陆续开花结果


功率器件是电动汽车电力电子系统的“心脏”,承担着对电能进行转换和控制的作用,电动汽车对其需求巨大。电动汽车飞速发展,也给了中国企业底气。中国企业集体在功率器件新赛道SiC产业链上发力,包括材料、器件、设备等各环节,投资相当火热。今年下半年,这些投资陆续开花结果,各种好消息接踵而至。

 

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11月24日,由中建二局承建的深圳市2022年重大项目——第三代半导体产业园项目厂房区域全面封顶。该项目建成后,将弥补国内6英寸SiC单晶衬底和外延产能缺口,为轨道交通、新能源汽车、智能电网等领域提供原材料保障。该项目投资方深圳市重投天科半导体有限公司的第一大股东,是行业龙头天科合达。11月中旬,天科合达举办了“8英寸导电型SiC衬底”新产品发布会,预计项目明年量产。这一量产时间,紧跟全球步伐。


SiC大规模上车,三原因成加速上车“推手”

IDM产能提升

长期保供协议

中国高端车比例提升

 

当下,SiC能比预测得更快更多上车,主要因素可从产能结构调整、供需关系、市场营销来进行分析:一是以一线IDM对供应链进行了高度的整合,实现了SiC器件产能的持续提升,为SiC器件的大批量上车提供了先决条件;二是IDM与Tie One签订有长期保供协议,可以在最大程度上保障车企客户的用料需求;三是国内新能源车型正逐步向多元化发展,中高端客户的占有率保持多年增长。碳化硅器件一方面为中高端客户提供了更为优质的驾乘体验,另一方面有效缓解了电动汽车的续航焦虑问题,因此广受新能源车企的青睐。

 

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从功率半导体供应商的角度来看,成本只是限制SiC大规模上车的一个很小因素,更多是因客户需求与SiC功率器件产能不匹配造成的结果。

 

碳化硅MOSFET作为大功率器件,相较于硅基IGBT,更多的是起到互补作用。碳化硅MOSFET在一些特定场景具有硅基IGBT所不具备的特性,在电动汽车市场填补了空白。但在太阳能等场景下,碳化硅MOSFET的优势就无法完整地展现,因此碳化硅在这些场景下更多地是以混合模块的形式出现。因此,SiC MOSFET会长期地与硅基IGBT以互补的方式相存在。

 

另外,汽车无疑是SiC最大的应用市场,且业内预计到2025年,汽车电子功率器件领域采用SiC技术的占比会超过20%,因此意法半导体、英飞凌、安森美等都在产能扩张、产业整合、技术创新等方面积极布局,以抢占领先地位。

 

影响到SiC器件可靠性、良率的衬底部分占整个价值量将近50%。为抓住供应链的“灵魂”,并提供高效可靠的功率器件,碳化硅领域的头部玩家都纷纷加速垂直整合。全球范围内,SiC这一产业链目前呈现出多极化趋势,国际大厂均通过收购等方式构建出一条从晶锭生长-晶圆外延-芯片刻蚀-电气封装的完整产业链,逐步摆脱对于单一原料来源的依赖,并在此基础上实现有序扩产。

 

总结:


伴随全球越来越多的车企量产800V高压平台方案,SiC功率半导体也成为必然选择.800V高压平台的落地,对于SiC器件而言更多起到锦上添花的作用。电动汽车是SiC最大的应用市场,虽然SiC还存在材料缺陷、价格较高等问题,但肯定是未来的发展方向。

 

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