隨著碳化硅（SiC）在電動汽車、新能源等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，市場需求不斷增長。近期，一批碳化硅項目集中開工，部分公司接到批量訂單，推動了碳化硅加速量產(chǎn)。

傳播星球App聯(lián)合創(chuàng)始人由曦向《證券日報》記者介紹，碳化硅的應(yīng)用場景主要包括電動汽車、光伏發(fā)電、充電樁、電力電子等領(lǐng)域。近年來，我國在碳化硅領(lǐng)域的研究和應(yīng)用取得快速發(fā)展，一些項目已經(jīng)落地實施。

例如，在新能源汽車的高壓充電技術(shù)方面，碳化硅作為其中的關(guān)鍵材料，其需求正日益增長。“碳化硅作為一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，具有耐高壓、導(dǎo)熱好、耐高溫等優(yōu)點，是實現(xiàn)高壓快充技術(shù)的核心材料，能夠顯著提高新能源汽車的充電效率和續(xù)航里程。目前碳化硅技術(shù)已經(jīng)可以滿足現(xiàn)階段800V高壓快充的需要。”蓋世汽車研究院研究員王顯斌在接受《證券日報》記者采訪時表示。

據(jù)悉，目前國內(nèi)一些知名車企如小鵬、極狐等都已經(jīng)推出了采用碳化硅材料的高壓快充車型。這些車型具備快速充電、長續(xù)航里程等優(yōu)勢。

王顯斌介紹，比如小鵬汽車G6全系均采用800V高壓快充技術(shù)，充電10分鐘續(xù)航增加300KM，755續(xù)航的后驅(qū)G6保守估計可實現(xiàn)500KM的實際續(xù)航；極狐阿爾法s全新hi版、阿維塔11等也都支持高壓快充；理想汽車下一款MEGA將是全球首款搭載5C麒麟電池的車型，也屬于高壓純電車型。

洪泰基金投資人周光濤表示，碳化硅行業(yè)已從導(dǎo)入期進入成長期，下游電動車、光伏等行業(yè)在高電壓、大電流趨勢下對其需求增長。隨著電氣化趨勢的持續(xù)推動，國產(chǎn)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)配套逐步成熟，工藝成熟、成本下降將推動碳化硅功率器件實現(xiàn)更為廣泛的市場應(yīng)用。

TechInsights電動汽車服務(wù)報告表示，預(yù)計碳化硅市場收益在2022年至2027年期間將以35%的復(fù)合年增長率從12億美元增長到53億美元。到2029年，該市場規(guī)模將增長到94億美元（約663億人民幣），其中中國將占一半。


多個碳化硅項目宣布簽約和落地

6月7日，意法半導(dǎo)體和三安光電先后官宣，雙方擬合資建造一座可實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)的8英寸碳化硅器件工廠。該合資廠全部建設(shè)總額預(yù)計約32億美元（約合人民幣228億元）。上述項目仍需監(jiān)管部門批準(zhǔn)。

意法半導(dǎo)體介紹，預(yù)計合資工廠建設(shè)總投資約32億美元，其中未來5年資本支出約24億美元。具體到三安光電，其將通過子公司湖南三安在重慶設(shè)立全資子公司重慶三安半導(dǎo)體有限責(zé)任公司（暫定名）參與合資工廠建設(shè)，預(yù)計投資總額為70億元。

根據(jù)公告，合資公司的注冊資本為6.12億美元，湖南三安持股比例為51%，意法半導(dǎo)體持股比例為49%，均以貨幣資金分期出資。

上述合資廠計劃2025年第四季度開始生產(chǎn)，預(yù)計2028年全面落成，規(guī)劃達產(chǎn)后每周生產(chǎn)1萬片8英寸碳化硅晶圓。

此外，三安光電將利用自有碳化硅襯底工藝，單獨建造和運營一座新的8英寸碳化硅襯底制造廠，以滿足合資廠的襯底需求，每年規(guī)劃生產(chǎn)的8英寸碳化硅襯底為48萬片。

值得注意的是，上述合資廠將作為意法半導(dǎo)體在中國的專用晶圓代工廠，采用其碳化硅專利制造工藝技術(shù)，專注于為其生產(chǎn)碳化硅器件，以滿足國內(nèi)客戶的需求。

“合資廠的成立將有力推動碳化硅器件在中國市場的廣泛采用。”三安光電首席執(zhí)行官林科闖表示，這是公司朝著成為碳化硅專業(yè)晶圓代工廠這一目標(biāo)邁出的重要一步。

8月8日，天科合達全資子公司江蘇天科合達半導(dǎo)體有限公司（簡稱“江蘇天科合達”）碳化硅晶片二期擴產(chǎn)項目開工活動在徐州市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)成功舉辦。

資料顯示，該項目將新增16萬片產(chǎn)能，并計劃明年6月份建設(shè)完成，同年8月份竣工投產(chǎn)，屆時江蘇天科合達總產(chǎn)能將達到23萬片。

另據(jù)杭州日報報道，近期位于衢州常山縣的浙江大和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園三期建設(shè)項目竣工，這標(biāo)志著常山正式成為全球半導(dǎo)體裝備核心零部件重要制造生產(chǎn)基地。其中由浙江富樂德半導(dǎo)體材料科技有限公司導(dǎo)入的化學(xué)氣相沉積碳化硅生產(chǎn)線有望填補國內(nèi)空白，破解集成電路半導(dǎo)體裝備卡脖子技術(shù)問題，為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展貢獻力量。

浙江大和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園三期建設(shè)項目由浙江盾源聚芯半導(dǎo)體科技有限公司和浙江富樂德半導(dǎo)體材料科技有限公司投資建設(shè)，總投資近20億元。

項目全部滿產(chǎn)后，浙江大和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園將實現(xiàn)年產(chǎn)值近50億元，成為集高純石英部件、精密半導(dǎo)體金屬部件、熱電半導(dǎo)體制冷器件、高純硅部件、化學(xué)氣相沉積碳化硅，精密半導(dǎo)體陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)、研發(fā)、銷售為一體的全球半導(dǎo)體裝備核心零部件重要制造生產(chǎn)基地。


高壓快充推動碳化硅加快量產(chǎn)腳步

“整車選擇高壓架構(gòu)是實現(xiàn)超級快充的必經(jīng)之路，800V左右的高壓在當(dāng)前可支撐實現(xiàn)2C快充。”華為數(shù)字能源技術(shù)有限公司智能電動領(lǐng)域副總裁彭鵬表示，對于一輛搭載100kW電量的電動汽車而言，在當(dāng)前400V電壓平臺、250A電流下，需要30分鐘才能充電30%至80%，而如果電壓提升到800V，15分鐘能實現(xiàn)電池充滿，達到4C的效率，基本滿足現(xiàn)階段消費者的快充需求。

要構(gòu)建800V高壓平臺，碳化硅功率器件是關(guān)鍵。一位業(yè)內(nèi)人士告訴《中國電子報》記者，碳化硅取代硅基IGBT是不可逆的趨勢，尤其是在800V充電架構(gòu)之下，硅基IGBT已接近性能極限，很難滿足主驅(qū)逆變器的技術(shù)需求。

劉朝輝介紹，碳化硅材料性能優(yōu)越，耐高溫、高壓、高頻，是800V電壓平臺下功率器件的首要選擇。采用SiC MOSFET可以減小開關(guān)損耗、提高工作頻率，增加系統(tǒng)功率密度，超越采用IGBT器件系統(tǒng)的性能。

小鵬汽車功率系統(tǒng)負責(zé)人表示：“采用碳化硅的高壓電機控制器，CLTC（中國輕型汽車行駛工況續(xù)航）工況能量轉(zhuǎn)換效率可提高3%~4%，實現(xiàn)整車?yán)m(xù)航里程的提升。”

盡管碳化硅成本過高問題一直飽受詬病，但多位業(yè)內(nèi)專家指出，整車廠一般不會單一考慮單個功率器件成本變化，而是更加關(guān)注整車成本變化。碳化硅方案能夠提升整車系統(tǒng)效率，并未提高整車成本。

“目前單個碳化硅功率器件的價值量約為硅基IGBT的3倍。但在高壓平臺碳化硅方案下，電驅(qū)動系統(tǒng)開關(guān)頻率提高，線路電流減小，器件更緊湊，大大節(jié)省了電纜、動力電池、冷卻系統(tǒng)等部件成本，綜合下來，使用碳化硅可以實現(xiàn)不大幅增加整車成本但顯著提升充電速度的效果。未來，碳化硅規(guī)模化量產(chǎn)之后，成本會繼續(xù)下探，為降低整車成本創(chuàng)造更大空間。”劉朝輝預(yù)計，800V高壓碳化硅平臺或?qū)⒃?025年后逐步普及，屆時，電動汽車有望實現(xiàn)充電5-10分鐘續(xù)航500公里，與傳統(tǒng)油車加油3-5分鐘實現(xiàn)的續(xù)航里程相當(dāng)。


整車廠系統(tǒng)集成助力大規(guī)模推廣

下游的整車企業(yè)是當(dāng)前碳化硅功率半導(dǎo)體的最大客戶。設(shè)計制造企業(yè)與承擔(dān)系統(tǒng)集成任務(wù)的整車廠協(xié)同合作，為碳化硅市場茁壯成長提供了土壤。

積塔半導(dǎo)體副總經(jīng)理劉建華告訴記者：“碳化硅最終的目標(biāo)是要滿足終端客戶的需求，一定是從產(chǎn)品定義開始，結(jié)合終端客戶的需求來規(guī)劃系統(tǒng)集成、器件性能、產(chǎn)品性能，因此從設(shè)計到代工制造，再到整車廠系統(tǒng)集成，各個環(huán)節(jié)一定要互相配合，甚至要敢于給上下游一些試錯的機會。”

劉建華表示，目前碳化硅領(lǐng)域的上下游聯(lián)動模式主要有兩種：一種是由政府牽頭，以項目形式串聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈；另一種則是產(chǎn)業(yè)鏈上各家企業(yè)和整車廠、零部件企業(yè)互動。政府推動與行業(yè)聯(lián)動兩輪并進，這基本上遵循了當(dāng)初車規(guī)級IGBT的產(chǎn)業(yè)聯(lián)動模式，有望推動中國碳化硅產(chǎn)業(yè)迅速追趕國際領(lǐng)先企業(yè)。

這也與整車廠當(dāng)前的發(fā)展方向不謀而合。“我們希望能不斷把這種高效的技術(shù)應(yīng)用起來，支持國家的‘雙碳’戰(zhàn)略。”上汽創(chuàng)新研發(fā)總院捷能公司電驅(qū)業(yè)務(wù)部首席工程師王東萃告訴記者，“但是，目前碳化硅的成本仍然較高，制約了技術(shù)的大規(guī)模推廣。”

據(jù)悉，目前在800V高壓平臺上用碳化硅功率器件全面替代硅基IGBT，會使電驅(qū)系統(tǒng)成本增加15%-30%。同時，平臺電壓升高也會導(dǎo)致電池成本上升5%-10%，綜合下來，會使整車成本增加數(shù)千元。在目前汽車市場競爭激烈的大環(huán)境中，這樣的成本增加不容小覷。在應(yīng)用更廣的400V電壓平臺上，雖然400V電池包的成本相比800V成本友好一些，但目前400V的碳化硅應(yīng)用增效相比800V會少一些，故400V整車也面臨不小的成本壓力。

為了加快碳化硅國產(chǎn)化進程，推動碳化硅更快、更多地上車，包括上汽在內(nèi)的中國多家整車企業(yè)與上游企業(yè)展開了緊密的合作，以產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同促進上下游共贏。與此同時，上汽通過產(chǎn)業(yè)金融投資也已完成了對碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)布局，將包括襯底原材料企業(yè)天科合達、天岳先進，設(shè)計/制造企業(yè)華大半導(dǎo)體、積塔半導(dǎo)體、瞻芯電子等優(yōu)質(zhì)企業(yè)融入上汽產(chǎn)業(yè)生態(tài)，形成價值共創(chuàng)共同體，共同推動碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈上下游的業(yè)務(wù)協(xié)同和資源整合。

王東萃表示：“現(xiàn)在整車的集成度愈發(fā)提高，深度集成需要上下游更多合作。系統(tǒng)中，功率器件的空間、體積如何做到最優(yōu)？性能與電機怎么緊密地結(jié)合？產(chǎn)品可靠性如何提高？針對這些問題，我們作為整車廠，可以和上游供應(yīng)商聯(lián)合定義、聯(lián)合開發(fā)，共同把性能做到更好。”

據(jù)王東萃預(yù)計，到2026年，碳化硅產(chǎn)業(yè)的良率會提高，生產(chǎn)規(guī)模也會擴大，屆時會帶動整車綜合成本逐漸下降到與硅基IGBT持平，應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。