银河e8真实车主感受？

全球第二，仅次于英飞凌，国内第一，份额20%左右，全球唯一一家能生产IGBT芯片的车企

比亚迪其实是一家宝藏企业，有N多的业务，只是很多并不为外界所知。比如芯片这一方面就是如此。

比亚迪做芯片可以追溯到2003年，当时是以第六事业部的名义，进入到集成电路和功率器件开发业务。不过到2004年时，正式成立了深圳比亚迪微电子有限公司正式成立。

但在前期，也就是打打酱油，没什么成绩，直到2008年，比亚迪以2亿收购了宁波中纬积体电路（即现在的宁波比亚迪半导体），才开始了新的征程。

这家公司原是台积电玩得不想玩的了，还是有点底子和基础的，再加上比亚迪是造车的，觉得车用芯片符合自己的需求，也是自己相对更了解的东西，所以开始造车用IGBT芯片。

经过10来年的发展，目前比亚迪是国内车规IGBT芯片的第一名，占了20%左右的份额。仅次于国际巨头英飞凌。

另外，比亚迪的IGBT芯片也发展到了第四代了，与国际水平相比，也是处于第一梯队的，达到了国际顶尖水平了。

此外，比亚迪也是全球唯一一家能够自己生产IGBT芯片的车企，其它车企大多是采用第三方产品，但比亚迪可以自己造，单凭这一点，就值得被称赞。

也正因为比亚迪IGBT芯片这么牛，所以前段时间比亚迪融资，大半个中国投资界都来了，小米、联想、中兴、中芯国际、万科、北汽、上汽、SK集团等等都入股，62天融资100多亿，因为汽车IGBT芯片，将是下一个万亿级市场，前景无限

比亚迪igbt芯片是什么水平？

看了很多评论，比亚迪完全是用汽车这个终端产品来养活自己很多很多的基础研究，IGBT，电池，光伏等等，完全是自己给自己弄产业链，不至于这些基础的产业研究胎死腹中！

新能源汽车“卷”起“含SiC量”

2024北京国际汽车展览会正在北京如火如荼地进行，可以确定的是，碳化硅正受到越来越多新能源汽车厂商的重视。据《中国电子报》记者不完全统计，此次车展中展出的配备碳化硅的车型超70款，除了上市不久的小米SU7、智己L6、华为智界S7及问界新M5，奇瑞星纪元ET、玛莎拉蒂GranCabrio Fulgore等新车型也均配备碳化硅器件及系统，“含SiC量”成为新能源汽车比拼的一大指标。

在新能源汽车性能稳步提升的过程中，碳化硅正在与更多新能源汽车、更多功能器件实现深度融合，而此前备受关注的成本问题也将在碳化硅晶圆从6英寸向8英寸的过渡中得到改善。种种迹象表明，车规级碳化硅市场正在加速走向成熟。

碳化硅与电动汽车融合程度加深

碳化硅一直与新能源汽车“双向奔赴”，二者联系十分紧密。碳化硅器件在高温、高压、高频等方面的优异性能与消费者对新能源汽车快充和续航方面的需求相吻合，并逐渐成为新能源汽车逆变器及充电设备的首选材料，融合程度持续加深。

最明显的迹象，莫过于搭载碳化硅器件的新车型越来越多。

2018年，特斯拉在Model 3上首次采用意法半导体的650V SiC MOSFET逆变器，相较Model X等采用IGBT的车型实现了5%~8%的效率提升，并在此后的几款车型中均采用SiC技术。此举既让碳化硅成为业界焦点，也带火了碳化硅衬底片供应商Wolfspeed。

2020年，比亚迪·汉EV成为了国内首款采用SiC的车型，同年比亚迪决定在2023年实现SiC对IGBT的全部替换。在新能源汽车蓬勃发展的同时，理想、蔚来等国产“造车新势力”也不约而同选择SiC。时至今日，新发布的车型几乎与碳化硅形成了绑定。机构数据测算，2023年共新增了27款碳化硅主驱车型，而随着问界M9、理想MEGA、小米SU7等多个碳化硅车型陆续上市，预计2024年新推出的碳化硅主驱车型数量将进一步增加。 展会现场展示的小米SU7

碳化硅在家用电动汽车之外的车规场景也有用武之地。

速豹针对大宗运输场景，推出第三代智能电动重卡“黑金刚”，该车型搭载了最高900V的碳化硅平台。据悉，该平台最高电压达到876V，实现了更快的充电速度。

更重要的是，车上的“含SiC量”也在增加。

当前碳化硅器件在新能源汽车中的主要应用场景包括OBC（车载充电器）、DC/DC、主驱逆变器等。“主驱逆变器更注重器件的导通电阻、短路耐受能力和高可靠性，而OBC和DC/DC更关注器件的高频开关性能和效率，以便提高功率密度进行多合一的集成。此外，碳化硅器件还可能应用于PTC、空调压缩机等其他电子系统。”湖南三安半导体市场销售负责人告诉《中国电子报》记者。

1月18日，意法半导体宣布与致瞻科技合作。致瞻科技在新能源汽车400V、800V和1000V平台上量产了基于碳化硅的空调压缩机控制器。据了解，采用碳化硅的空调压缩机可极大提高电动汽车的热管理能效，提升空调压缩机的NVH性能（噪音、振动和声振粗糙度），在推动电动压缩机系统小型化的同时进一步降低成本。

8英寸晶圆快速发展有望成为市场主流

2023年，特斯拉突然宣布减少75%的碳化硅用量，引发业界热议。特斯拉对碳化硅态度的转变也表明，在优秀性能之外，成本也是车企不得不考虑的问题。

随着市场需求的持续增长和成本压力的加大，碳化硅厂商纷纷投资研发并逐步转向8英寸产线，以期降低成本，提高市场竞争力。安森美碳化硅技术专家牛嘉浩告诉记者，由于8英寸晶圆能够显著提升单位面积晶圆上的芯片数量（DPW），故而可以降低单片芯片的生产成本。

从6英寸向8英寸的过渡，不仅是晶圆尺寸的扩大，还涉及衬底生长、外延、器件加工、封装测试等全供应链的技术革新。从碳化硅晶圆的制备流程来看，8英寸晶圆的生产挑战颇多，如提高衬底质量与均匀性、优化外延工艺以减少缺陷、改进器件结构以适应更大尺寸晶圆的加工条件、确保封装和测试过程的稳定性等。

为应对8英寸碳化硅的发展需求，衬底供应商、外延服务提供商、晶圆厂、封装测试厂等加强协作，共同推进技术标准制定、设备改造升级、原材料供应保障等工作，构建更加完善的8英寸碳化硅生态系统。 碳化硅器件的制备流程（图片来源：安森美）

当前，碳化硅市场正处于从6英寸碳化硅晶圆向8英寸碳化硅晶圆过渡的加速期，供应商们也在逐步减少6英寸晶圆产能的扩张，加码8英寸晶圆生产。

自2023年起，国际碳化硅供应商先后布局8英寸工厂。2024年3月，Wolfspeed以其创始人命名的碳化硅工厂“John Palmour碳化硅制造中心”封顶。三菱电机将在日本熊本县开建新的8英寸SiC工厂，并计划在2026年投入运营。韩国釜山市正计划投建2座8英寸SiC/GaN功率半导体生产设施。

牛嘉浩认为，未来几年内，随着技术进步、产能提升和成本下降，8英寸碳化硅将成为市场主流。尽管全面替代6英寸的过程可能还需一段时间，但从长期来看，8英寸晶圆将有助于碳化硅器件在更多应用领域实现大规模商业化，推动碳化硅市场进入新的发展阶段。

有机构预测，自2022年至2030年，8英寸晶圆的市场渗透率将达到50%。

全产业链创新满足更高性能需求

除了成本问题，碳化硅器件设计制造的全产业链也需满足电动汽车逐渐增长的性能需求。小米SU7在现场所展示的“弹射起步”需要性能更加强劲的电机，而消费者在快充和续航上的需求也推动800V甚至更高电压环境下整车充电效率的提升。

以主驱逆变器为例，其性能与导通电阻有关，更低的导通电阻需要碳化硅MOSFET的沟槽工艺继续精进。当前常见的MOSFET结构工艺有平面栅和沟槽栅两种。Cree公司、意法半导体专注于平面栅，而罗姆和英飞凌更偏爱“挖槽”。厂商们在各自的技术路径上不断探索，以求更精准地调控导通电阻与器件耐压性的平衡。

从实际使用需求倒推，电动汽车的性能升级不仅需要碳化硅器件在设计时不断创新，也需要碳化硅材料在衬底乃至外延环节具备更好的质量。

三安半导体市场销售负责人告诉记者：“碳化硅材料的生产过程复杂，技术门槛高，良率一直是个大问题，实际能够供应市场的高质量碳化硅器件数量仍然有限。”此外，随着新能源汽车行业对碳化硅需求的持续增长，市场对高性能、高可靠性碳化硅器件的需求将保持旺盛态势。”他建议企业持续优化生产工艺，提高产品良率，并合理规划产能，以确保能够满足市场的长期需求。 湖南三安半导体展出1200V 8mΩ SiC MOSFET

在全产业链创新的背景下，加强产业链整合也是稳固碳化硅企业布局的关键一环。企业通过战略合作、兼并重组等方式，实现产业链的垂直整合和横向拓展。这不仅可以降低生产成本，提高产品质量，还能增强企业的市场话语权，为企业的长远发展奠定坚实基础。

据了解，英飞凌于2018年收购一家名为Siltectra的碳化硅冷切割技术科技公司，该技术可减少对硅锭原材料的浪费，从而提升8英寸的生产效率，此外英飞凌也与Wolfspeed合作，扩大并延长关于150mm碳化硅晶圆的长期供应协议。安森美致力于优化其从碳化硅衬底、外延、晶圆制造到成品封装的全产业链整合能力，确保稳定的供应链，并通过收购GT Advanced Technologies（GTAT）等战略举措，保障碳化硅产能。

日本行业调研机构富士经济发布的《2024年版新一代功率器件&相关市场现状和展望》报告测算，2030年SiC功率器件市场规模将达到近150亿美元，占到整体功率器件市场约24%，2035年则有望超过200亿美元，届时SiC器件市场规模将占到整体功率器件的40%以上。

“SiC是新材料、新技术，所以从材料到供应链，再到应用的成熟都需要一个过程。”英飞凌市场部负责人告诉记者，“尽管我们不能排除短期内出现产能过剩的可能性，但也会根据对市场发展情况的预测来调整产能爬坡和扩产阶段的速度。总体上，我们认为整个碳化硅市场的发展活力有增无减。”

由此可见，碳化硅市场需求还将持续扩大，各大企业还有很长的路要走，只有全方位提升，才能在全球竞争的潮流中屹立不倒。 中国电子报社发布“2024汽车芯片编辑选择奖”
北京车展开幕：喧嚣背后的芯片较量
作者丨王信豪 许子皓编辑丨张心怡美编丨马利亚监制丨连晓东

碳化硅如何让比亚迪汉跑的又快又远

纯电动汽车经历多年的发展，终于能进入全面竞争时代了。这里的全面竞争并不是指市场上的电动车市场玩家有多少，而是指消费者对纯电动汽车的关注点，已经从续航里程这一个单一指标，变成对车辆所有设计和指标的通盘考虑。这种转变既是因为电池技术的发展让车辆续航里程这种关键指标满足消费者的需要，也是各个汽车企业开始认真全面的考量与雕琢产品属性、为消费者呈现自己精心设计的产品，而不仅仅是油改电这种产品上，简单的产品属性的拼凑。

而所谓“产品属性的全面考量和雕琢”，呈现给消费者的感觉，其实就是“工匠精神”。

比亚迪汉是比亚迪汽车全新旗舰产品。应用了全新的刀片电池，让电池安全性成倍增加，也是最能戳中消费者内心、打消消费者顾虑之处。我相信很多消费者会为此心动和买单。

但是比亚迪汉作为比亚迪新旗舰产品，在王朝系列中，获得了开拓中国版图、奠定中国民族性的汉朝的名称，绝不是靠“电池安全”这一个产品属性在纯电动汽车市场拼杀的。认真研究的话，也会发现，这是一款富有“工匠精神”、细节设计全面到位的产品。

例如比亚迪“汉”的电机控制器中，应用了碳化硅MOSFET模块，虽然很多人会把它当作技术创新来看待，但我认为，这是一个体现了“工匠精神”的配置选择。

碳化硅晶体分子排布与比亚迪 汉地碳化硅MOSFET元件

电机控制器是将电池包输出的直流电，根据控制指令的需要转化为电机所需要的三相交流电的设备。虽然说输出的是三相交流电，但实际上是利用开关信号组成的方波模拟出来的。而碳化硅MOSFET模块，就是电机控制器中，起到开关功能的最核心组件。它的性能好坏，直接影响能有多少电能传递到电机的线圈上。甚至可以说，在电池到电机的串联链路里，除了各种导线和连接器所造成的损耗外，其他的电能损耗全都电机控制器的功率模块上。因此在功率控制模块上的改进非常重要。

Si、4H-SiC、GaN 三种材料特性比较

比亚迪汉上应用碳化硅材料，自然也是为了在动力性和能量效率的带来更多优势。那碳化硅和传统的硅基功率半导体的区别在哪呢？

变化自然来自于碳。碳是第6号元素，硅是14号元素，两者在同一列之中，外层都有4个电子，属于同族元素。显然，碳的原子序号更小，因此核外电子少，也就更接近原子核，因此原子核对电子的束缚能力更强。由碳原子和硅原子组成的晶体，相比单纯由硅原子组成的晶体，在共价键中的电子同样受到更多的束缚。碳化硅的禁带宽度几乎是硅半导体的3倍。

导体、半导体和绝缘体的差异

电子被晶体中各元素的原子核束缚住，如果想要自由移动，就需要获得一定的能量，跃迁到可以自由出入的高层轨道。这个需要获得的能量就是禁带。碳原子的束缚能力强，也就是说，电子需要获得更多的能量才能从被束缚的低轨道跃迁到可以自由移动的高轨道，这就是“宽禁带功率半导体”名称的由来。如今，硅基材料随着几十年的发展，各种形式的半导体几乎都达到了理论极限。因此后续以碳化硅、氮化镓为主要材料的宽禁带半导体成为了未来主要发展方向。

各种硅基功率半导体开关频率和功率性能

宽禁带最直接的好处，有更高的击穿场强，也就是耐高压，即是可以控制更高的系统电压。比亚迪汉能够使用650V电压平台，也有碳化硅的功劳。高电压意味着低电流，能减少设备电阻的损耗。对电机设计来说，也更容易在小体积下实现更高功率，也因此，比亚迪汉可以轻松实现3.9S的 0 – 100 加速性能。

宽禁带除了耐高压之外，在设备关断时，能有更高的电阻，也就是在关闭的时候，不需要的能量损失更小。在这里有两方面的好处，一个是当需要通路关闭时，能实现更彻底的关闭，减少电能消耗，另一个好处，则是在关断的瞬间，残余的电流拖尾现象更低，在以PWM控制为主的电机控制上，显然非常重要。一方面可以实现更高的PWM频率，能提高整车舒适性能，另一方面，电流拖尾的能量同样也是能量损失，对于一秒钟能够开关几千次的电机控制器来说，节约的能量同样也是非常可观的。

SiC、 Si的关断电流（示意图）

除了宽禁带带来的优势外，碳化硅还有两大优势，一个是饱和电子速度更高，一个是导热率更高、耐温性能更高。

饱和电子速度快，也就是可以通过更大的电流。碳化硅材料的电子饱和速度是硅材料的两倍，因此在设备设计时，匹配的电流强度更容易远离设备的饱和电流，也就能实现在导通状态下更低的电阻。这能减少电能的损耗，也有助于降低设备发热，简化散热设计。特别是在瞬时大电流情况下，设备温度积累减少，再加上耐温性增加与材料本身更强的导热率，也让设备散热更容易。车辆也就能爆发出更大的功率。这是比亚迪汉能实现363Kw功率的原因。

比亚迪汉具有680Nm扭矩储备，可以在3.9s实现0-100加速

低电阻和耐高压两个特性结合，对工程设计来说，更多时候不是设备性能直接提升，而会通过较少材料使用，让设备的整体性能达到“够用”的水平。但对电器设备来说，小也有更多的优势。由于在MOSFET内部，正极与负极之间存在间隙，因此自然会形成一个寄生电容，在开关状态发生变化时，电容内部储存的电能也会成为热量逐渐消耗掉。因此设备做小，能成比例减少寄生电容电量，将这些能量节省下来，同时也能提高开关频率。

因此综合来看，碳化硅功率半导体天生具有高禁带宽度、高电子饱和速度和高导热率，在应用上具有低能量耗散和耐高压、耐高电流的性能，开关控制频率也有很大优势，能为纯电动汽车带来更长续航里程和更强的动力。至少当工程师在这两者间的平衡时，能有更多选择。虽然对比亚迪汉来说，动力性能提高时碳化硅MOSFET带来的最直接提升，但使用磷酸铁锂的情况下达到605公里的续航里程，显然也有碳化硅的功劳。这种平衡多指标最优化设计，也是“工匠精神”的体现。

比亚迪汉电池、电机、电机控制器同框

既然碳化硅几乎全是优点，为什么现在应用的企业不多呢？除了碳化硅作为第三代功率半导体元件发展时间短以外，应用少也和碳化硅的性质有关。由于碳化硅耐高压、高关断阻抗的性质，也让其在关闭时，电流变化迅速，会出现电压冲击。一方面这需要在驱动电路上做更多保护设计，防止关断时电流冲击损耗碳化硅MOSFET和驱动电路，另外，这种变化也会不可避免地产生强烈的电磁辐射，因此EMC设计要比硅基半导体复杂。这些细节设计才是碳化硅MOSFET应用的拦路虎，因此单单将碳化硅应用到汽车上，就需要“工匠精神”。

我们再回来看比亚迪汉，虽然线条简洁干练，但在细节上设计也非常用心。特殊的机舱罩分缝啊、翼子板边缘的BYD DESIGN图标啊、车灯上方的三个蓝色装饰条啊、按钮上的中文字符啊，等等，设计上诚意满满，是一款值得细细品味的好车。

比亚迪汉前机舱盖的分缝独特，在常规视角看更有整体感

希望这篇文章，能让大家了解什么是碳化硅，也能关注到比亚迪汉，除了刀片电池之外，更多的细节设计和匠心独运。

SiC迎来“上车”时刻？

SiC成为汽车领域冉冉升起的新星，正在引发车企及技术供应商的重视和布局。
近日，鸿海集团近6亿元收购6英寸SiC晶圆厂的消息，沸沸扬扬。鸿海方面透露，该工厂用来开发与生产第三代半导体，特别是电动车使用的SiC功率器件，计划2024年产能达到18万片。
8月11日，比亚迪半导体发文介绍称，比亚迪汉的第100000辆新车前不久在深圳比亚迪全球总部重磅下线，其电机控制器首次使用了比亚迪自主研发制造的高性能碳化硅功率模块，这也是全球首家、国内唯一实现在电机驱动控制器中大批量装车的SiC三相全桥模块。
图源：比亚迪半导体
此外，吉利最近也宣布纯电平台采用罗姆SiC技术，开发高效电控系统和车载充电系统。同时，其子公司与SiC企业芯聚能半导体等合资成立了广东芯粤能半导体有限公司，布局SiC国产化。另一边，零跑汽车也宣布2023年量产800V SiC电控产品。
车企和产业链企业围绕SiC纷纷展开布局。
追溯SiC产品在汽车上的应用由来，早在2014年，丰田就推出了SiC MOSFET，但受限于高昂的成本和技术的不成熟，技术一直都发展较缓。直到2018年，特斯拉率先在Model 3搭载了基于全SiC MOSFET模块的逆变器，降低传导与开关损耗。随后，奥迪、大众、蔚来等车企也在加速SiC MOSFET的落地，相继迎来量产。
特斯拉Model 3搭载基于全SiC MOSFET模块的逆变器（图源：腾讯）
据不完全统计，目前国内已经有十几家车企已经采用或明确表示要采用SiC，随着新能源汽车市场的快速发展，未来2年SiC车载需求有望得到迅速提升。Yole预测，2023年起，SiC功率半导体全年产值年增幅将超过4成，2025年SiC功率半导体产值更可达32亿美元。其中，SiC在电动汽车领域的应用将以38%的年复合率增长，到2025年将超过15亿美元。
2019-2025年全球SiC市场规模分析预测（图源：智博睿投资咨询）

汽车领域进入SiC放量元年？

如此短的时间内，是什么原因导致SiC被追捧？SiC在汽车领域又呈现怎样的发展格局？
如今，随着新能源汽车高速发展，此前采用较多的硅（Si）基材料基本已逼近其物理极限，如工作温度、电压阻断能力、正向导通压降、器件开关速度等，尤其在高频和高功率领域更显示出其局限性。为此，需要新的材料来替代。
作为第三代半导体材料的典型代表，SiC具有宽禁带、高击穿电场、高热导率、高电子迁移率及更高的抗辐射能力，是高温、高频、高压、大功率以及耐辐射应用场合下极为理想的半导体材料。此外，由于SiC功率器件可显著降低电子设备的能耗，可使新能源汽车的系统效率更高、重量更轻及结构更加紧密，有助于节省成本以及续航里程的提升。
目前，电动车中的主驱逆变器仍以硅基MOSFET和硅基IGBT为主，但考虑到未来电动车需要更长的行驶里程、更短的充电时间和更高的电池容量，在车用半导体中，SiC将会是未来趋势，在汽车上的主要应用包括电驱、逆变器、DC/DC（直流转换器）、OBC（车载充电器）、电控以及电动汽车充电基础设施等部分。
电驱动集成系统将加速SiC器件在电动汽车中的量产落地，电驱动作为核心的动力系统，直接影响到整车的能源效率、续航里程等。在当前集成化趋势下，电机+减速器+逆变器集成的“三合一”电驱动模块将成为市场主流，通过集成化设计，一方面可以简化主机厂的装配，提高产品合格率；另一方面可以大规模缩减供应商数量，可以达到轻量化、节约成本的目的。
从市场进展来看，Tier1厂商博世、博格华纳、大陆、法雷奥等都纷纷推出了电驱动模块，且部分已经量产落地，凭借自身在机械制造领域的深厚经验，在电机、减速器领域的优势较为明显。
其中，逆变器作为电动汽车的另一大主要部件，为了满足市场对于高效驱动模块的需求，供应商都在通过兼并收购或战略合作等方式迅速补足逆变器尤其是高压逆变器技术这一块的拼图。出于成本因素考虑，当前基于SiC材料的逆变器首先配置于高端电动车，特斯拉是SiC器件应用的先行者，其Model 3车型的驱动电机部分搭载了24个650V/100A的SiC MOSFET模块，车身比Model S减轻了20%。
特斯拉Model 3搭载了24个650V/100A的SiC MOSFET模块（图源：腾讯）
此外，车载充电器和充电桩使用SiC器件后将充分发挥高频、高温和高压三方面的优势，有助于提高汽车充电速度，实现充电系统小型化和高可靠性。
以充电桩为例，为了缓解消费者对电动汽车续驶里程的焦虑，各国都在建设公共充电桩，加速电动汽车的发展，充电桩将成为带动SiC应用实现突破的另一推动因素。随着电动汽车保有量的上升，提升充电效率缩短充电时间是用户的关注核心，直流充电桩技术正发展迅猛。同时，充电桩电压随电动汽车电池组电压的增加而发生需求变化。电池电压从400V增加到800V，充电桩电压也要从500V增加到1000V，这也导致充电桩需要采用电压1200V的功率部件。
然而，当电压大于900V要实现更大功率时，硅基功率MOSFET和IGBT就暴露出其短板，其在转换效率，开关频率，工作温度等多方面都将受限。SiC器件凭借材料特性优势，能够弥补传统半导体材料器件在实际应用中的缺陷，能提供比硅基IGBT尺寸更紧凑的解决方案，更高的效率和频率，更好的满足高功率充电桩的需求，进而降低充电成本。
图源：罗姆，国元证券研究中心
Yole预测，充电桩市场规模在2019-2025年间的CAGR预期将高达90%，至2025年可增长至2.25亿美元。SiC有望在新的市场潜力下实现突破。
综合来看，智能汽车在智能化、电气化趋势下的持续演进，下游传统汽车升级带来庞大的功率半导体需求。在此背景下，SiC产业将迎来发展风口，Yole研究数据显示，即使在新冠疫情影响之下，功率半导体在汽车领域市场的增速有所下降，但基于SiC的电动汽车市场也并未放慢发展步伐，且众多汽车制造商在继续认证车规级SiC MOSFET。
2021年汽车领域SiC有望进入放量元年。

SiC上车的机遇和挑战

根据半导体时代产业数据中心预计，SiC晶片在半导体领域的出货量将从2020年的13万片增长到2025年的80万片，2020-2025年复合增长率达到43.8%，远高于全球27.2%的复合增长率，中国出货量占有率预计将从全球8.67%上升至16%。
积极地数据预测下，一方面是供应商方面对产业前景的充分看好。全球SiC衬底、器件厂商对市场预期积极，如Cree预计SiC衬底、SiC功率器件2024年市场规模分别可达11亿、50亿美元，2018-2024年复合增速达44.47%、51.11%；II-VI（贰陆公司）更是预计2030年SiC市场规模将超300亿美元，2020~2030年复合增速高达50.60%；此外，罗姆、ST、英飞凌等厂商也对SiC市场未来增长持有强烈的信心，凸显行业上行趋势的强劲。
另一方面，上文也介绍了SiC在需求侧的旺盛需求，电动汽车市场将成为引领SiC持续增长的“中流砥柱”，带动SiC功率半导体的落地和渗透。据英飞凌统计，2020年全球新能源车销量达324万辆，同比增长43%，其中我国新能源车销量高达133.48万辆，稳居全球第一。2020年全球新能源车销售量实现了大幅增长，预示SiC下游市场需求或将迎来爆发期，带来对功率半导体的需求量大幅扩张，SiC功率器件未来或将持续替代硅功率器件，迎来持续的需求增长期。
从产业链结构来看，半导体芯片的基本结构都可以按照“衬底-外延-器件”划分，SiC在半导体芯片中存在的主要形式是作为衬底材料。
SiC产业链分布情况（图源：搜狐）
其中，SiC晶片是SiC晶体经过切割、研磨、抛光、清洗等工序加工形成的单晶薄片。SiC晶片作为半导体衬底材料，经过外延生长、器件制造、封装测试等环节，可制成SiC二极管、SiC MOSFET等功率器件。
SiC功率半导体制备工艺
从车用场景看，尽管目前SiC前景向好且受到市场追捧，但在商业化进程中依然存在各类问题。
SiC前景向好，但挑战仍在（半导体行业观察制图）
此外，在产业层面，从芯片和功率模块设计到整车层面的应用验证这一链条尚未打通，芯片企业缺乏整车层面的真正需求分解和反馈，整车企业缺乏芯片层面的测评信息。
全球SiC技术和产业距离成熟尚有一定的差距，在一定程度上制约了SiC器件市场扩大的步伐。

成本是SiC打开市场的关键

其实，归根结底，上述一系列因素的最终反映就是SiC生产和应用成本过高。据CASA统计，SiC价格近几年快速下降，2020年较2017年下降了五成以上。半导体厂商英飞凌大中华区电源与感测系统事业部协理陈志星也表示，SiC、GaN 等相关宽能隙 (WBG) 功率元件价格已经出现很大的降幅，但是仍旧与硅基产品之间成本差距确实存在，价格还比较高昂。
但也可以从另一个角度来考虑价格问题，以特斯拉为例，特斯拉Model3当年采购SiC模块的成本要比硅基IGBT模块贵不少。但特斯拉是从 TCO（总体拥有成本）的角度来考虑成本问题的：主逆变器功率器件由硅基IGBT替换成SiC器件之后，采购成本确实上升了将近1500元，但是却带来了整车效率的提升，导致电池装机量的下降，从电池端把成本又省回来了。
尝到甜头的特斯拉，将SiC模块从Model 3一款车型，逐渐推广到了旗下的其他车型，实现了全线产品覆盖。在特斯拉的带动下，其他车企也都纷纷开始装备SiC模块。
当前，全球市场上6英寸SiC衬底已实现商业化，主流大厂也陆续开始推出8英寸样品，ST前不久就宣布了制造出首批8英寸SiC晶圆片，在此之前，Cree早在2015年就展示了8英寸SiC样品，2019年完成了首批8英寸SiC晶圆样品的制样，正在美国达勒姆市新建的晶圆厂也规划以8英寸SiC产品为主；II-VI和SiCrystal也已经对外展示了8英寸SiC衬底样品。
按照各大厂商的量产计划来看，从2023年开始，逐渐量产8英寸衬底，外延及器件方面将继续提高产能及制造良品率。未来，随着6英寸衬底、外延晶片质量提高，8英寸产线实现规模化生产，降本效应有望显现，推进SiC器件和模块普及。而且，如果SiC模块成为了电动汽车主流配置，规模效应下，价格自然也会降下来。
图源：腾讯科技
当然，目前SiC从6英寸向8英寸迈进的过程中还存在诸多难点，“与硅材料芯片相比，8英寸和6英寸SiC生产的主要差别在高温工艺上，例如高温离子注入，高温氧化，高温激活等，以及这些高温工艺所需求的hard mask（硬掩模）工艺等。高温工艺关乎着SiC的良率，是各大SiC厂商所着力研发的关键环节之一。” 深圳基本半导体有限公司总经理和巍巍博士表示，8英寸SiC的制造难点主要集中在衬底生长、衬底切割加工、氧化工艺。其中，衬底生长方面，扩径到8英寸，对衬底生长的难度会成倍增加；衬底切割加工方面，越大尺寸的衬底切割应力、翘曲的问题越显著；氧化工艺一直是SiC工艺中的核心难点，8英寸、6英寸对气流和温场的控制有不同需求，工艺需各自独立开发。
综合来看，未来在生产规模、产能投资、良率控制等方面的共同推进下，SiC功率元件的成本有望有效下降，英飞凌预计3-5年后有机会把成本降到跟硅基元件相仿的程度，后段制程技术也持续推进。

SiC行业格局与国产化进展

纵观全球市场格局，目前全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。其中CREE（子公司Wolfspeed负责SiC器件生产）、罗姆（子公司SiCrystal负责SiC晶圆生产）实现了从SiC衬底、外延、设计、器件及模块制造的全产业链布局，实力较强。国际主要的上游原材料企业均实现了从衬底到外延的连续布局，器件生产厂商则主要以IDM形式为主，如英飞凌、ST、富士电机、三菱电机、安森美、东芝等。
从国内的SiC参与者来看，全产业链布局的玩家主要是中电科55所、世纪金光；生产SiC衬底的企业有天科合达、山东天岳、同光晶体等；生产SiC外延片的企业有东莞天域、瀚天天成；负责器件设计的企业有深圳基本半导体、瞻芯电子、苏州锴威特、陆芯科技等；以IDM形式生产器件和模块的企业有泰科天润、中车时代、斯达半导体、比亚迪半导体、扬杰电子、瑞能半导体等。
国内外SiC产业链相关厂商（图源：智博睿投资咨询）
近期，国内SiC产业链相关企业仍在频频布局：露笑科技随着衬底加工设备、清洗设备和测试设备的逐步到位及加工工艺优化，预计在9月份基本可实现6英寸导电型SiC衬底片的小批量生产；安徽徽芯长江SiC项目建设工程的主体工程顺利封顶，计划2021年3季度完成厂房建设和设备安装调试，2021年12月底完成中试并开始试销。预计目标年产4英寸SiC晶圆3万片、6英寸12万片。
国内企业在SiC衬底方面以4英寸为主，同时山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能、露笑科技等厂商已完成6英寸衬底的研发；中电科装备已成功研制出6英寸半绝缘衬底，在SiC单晶衬底技术上形成自主技术体系。
从市场现状来看，在SiC这条赛道上，国内企业经过几年深入耕耘，正在积极进入一些关键产品的供应链，但目前与国外还存在一定差距。
对此，新能源与智能网联汽车独立研究者曹广平向笔者说道：“在SiC晶片制造上，我们与美国的差距较大，但目前国内山东东岳等也取得了较好的进步，已掌握了2-6英寸晶片的制作技术。衬底、外延片、器件、模块、驱动、辅助设计等后续的关键技术及相关工艺，国内取得了较大进步但还没有完全掌握，主要处于学习、摸索以及创新阶段。”
举例来说，我国SiC外延材料，20μm及以下的产品水平接近国际先进水平；而100μm的厚外延材料，在厚外延材料缺陷控制等方面距离国际先进水平有一定的差距。器件方面，国外英飞凌、罗姆、Cree公司的产品已经开始推广销售，我们即使内供的情况也并不多见，整个产业链的能力水平还是偏弱，只是在局部领域或局部性能上达到国际水平。
图源：搜狐
对于国产SiC落后的原因，可以归纳为以下几点：第一，我国SiC功率器件领域发展还存在研发时间短，技术储备不足，进行SiC功率器件研发的科研单位较少，研发技术水平跟国外还有一定差距等问题，追赶难度较大；第二，设计、开发、仿真、测试技术尚不成熟，封装材料和检测设备被国外企业垄断；第三，从芯片设计到应用的链条没有打通；第四，开放的公共研发服务平台和规范标准支撑不足。
从全球供需关系来看，目前SiC产品供不应求。中国虽然是全球最大的需求市场，但国产供应能力不足。上述种种因素都在很大程度上制约着我国独立自主的SiC产业发展壮大。曹广平认为，包括SiC在内的第三代半导体技术，国内目前处于跟随国外的状态，存在应用和开发的巨大需求，但是深度的基础研究和产业链整体环境没有长期的积累，仍是需要加速追赶的阶段。虽然说做好局部的突破也是可能的，但结合行业和企业的整体发展获得大范围的市场认可，仍然任重而道远。

写在最后

很显然，在电动汽车大热的当下，SiC已经成为国内外汽车产业布局的重点，不论是合作开发还是自主研发，均将SiC推向了技术浪潮的巅峰。
相对于硅基器件，SiC功率半导体在高工艺、高性能与成本间的平衡，将成为SiC功率器件真正大规模落地的关键核心点。随着产业化进程的加速和成本的不断下降，整体产业也正在步上高速增长的快车道。
在国产替代的需求和政策激励下，期待国内的SiC企业能够凭借自身强大的汽车市场需求和优势，在SiC “上车”的趋势和机遇中实现新的蜕变。

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