特斯拉、比亞迪、蔚來等都用了，碳化硅產(chǎn)業(yè)站上風(fēng)口！

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李彎彎）近年來，電動汽車的銷量持續(xù)快速提升，從中國市場來看，中汽協(xié)公布數(shù)據(jù)顯示，今年前三季度，我國新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)216.6萬輛和215.7萬輛，分別同比增長1.8倍和1.9倍。中國汽車工業(yè)協(xié)會副總工程師許海東預(yù)計，今年新能源汽車銷量有可能突破300萬輛。

全球新能源汽車總銷量連月大漲，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，今年9月，全球新能源汽車銷量達(dá)到68.5萬輛，創(chuàng)下最新記錄，至此全球新能源市場占有率首次突破10%大關(guān)，達(dá)到10.2%，9月同比增幅達(dá)到98%。

10月統(tǒng)計數(shù)據(jù)還未公布，不過從個別企業(yè)數(shù)據(jù)的增長來看，仍然強勁，比亞迪日前公布10月銷量，當(dāng)月新能源車型銷量達(dá)到80003臺，同比增長262.9%，連續(xù)刷新月銷紀(jì)錄。上汽集團(tuán)10月新能源汽車銷量76988 輛，同比增長58%，也是再創(chuàng)紀(jì)錄。

當(dāng)前，從特斯拉、到比亞迪、蔚來等品牌，都在電動汽車中都在逐步采用碳化硅產(chǎn)品，來提升汽車的性能、功耗等，未來隨著電動汽車市場滲透率逐步提高，預(yù)計碳化硅產(chǎn)業(yè)也將站上風(fēng)口。

特斯拉、比亞迪、蔚來等車企陸續(xù)采用碳化硅產(chǎn)品

碳化硅（SiC）是典型的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有開關(guān)速度快，關(guān)斷電壓高和耐高溫能力強等優(yōu)點，在電動汽車上，SiC功率半導(dǎo)體主要用于驅(qū)動和控制電機(jī)的逆變器、車載DC/DC轉(zhuǎn)換器、車載充電器等。

目前特斯拉、比亞迪以及蔚來已經(jīng)正式推出了碳化硅相關(guān)產(chǎn)品，特斯拉是最早嘗試在電動汽車上使用碳化硅芯片的廠商，特斯拉在其Model3車型上，將SiC MOSFET用在主驅(qū)逆變器電力模塊上，共24顆，每顆封裝里面有兩個SiC Die，應(yīng)該說是共有48顆SiC MOSFET。

在國內(nèi)車企中，比亞迪在漢EV車型已經(jīng)開始使用自主研發(fā)的SiC MOSFET，搭載SiC MOSFET的電機(jī)控制器，使?jié)hEV四驅(qū)高性能版百公里加速度達(dá)到3.9秒，比采用IGBT 4.0芯片的唐EV的4.4秒高于0.5秒。據(jù)報道，預(yù)計到2023年，比亞迪將在旗下的電動車中，全面采用SiC功率器件。

蔚來日前也宣布在ET7車型中應(yīng)用SiC功率模塊，實現(xiàn)了更強的加速和更長的續(xù)航，百公里加速3.9秒。吉利也表示采用了基于SiC功率器件的控制器，吉利自研的碳化硅功率芯片，預(yù)計將于2023年量產(chǎn)。另外通用、豐田、小鵬、一汽等車企也都提出了采用碳化硅產(chǎn)品的規(guī)劃。

深受車企追捧 碳化硅使電動汽車充電效率大幅提升

對于電動汽車來說，續(xù)航和充電是需要重點關(guān)注的兩個點，近幾年電動汽車的續(xù)航已經(jīng)有很大提升，從原來的200km左右到現(xiàn)在最大超過700km，而如何提升充電效率成了當(dāng)前需要解決的難題。

過去大部分車型的動力電池系統(tǒng)額定電壓都是400V，當(dāng)前越來越多的廠商推出800V高電壓平臺，因為相比之下，800V電壓能夠使汽車充電效率有較大提升。最早在2019保時捷實現(xiàn)了800V高電壓量產(chǎn)，之后吉利、比亞迪、通用、小鵬都推出了800V高電壓平臺。

通常允許使用的電壓范圍上限為系統(tǒng)額定電壓的115%~120% ，動力電池額定電壓為400V的時候，充電時電壓基本在500V以內(nèi)，比如奧迪e-tron，額定電壓是396V，使用150kW的直流快充樁充電，充電電壓最高451.9V，峰值電流為248A，絕大部分電動車30分鐘左右充電30-80%。

800V高電壓的時候，比如小鵬在800V高壓平臺下，充電峰值電流大于600A，電驅(qū)最高效率將大于95%，充電5分鐘就可以實現(xiàn)200km的續(xù)航。長安在800V電驅(qū)平臺下，充10分鐘可以補能200km續(xù)航。

碳化硅具有耐高壓、耐高溫、高頻等優(yōu)勢，更適合用于800V電壓，深受電動汽車廠商追捧，對于800V及以上高電壓平臺，電機(jī)逆變器是關(guān)鍵，在400V平臺中基本采用硅基IGBT，在800V平臺中車企普遍采用SiC MOSFET，相較于前者，SiC MOSFET可以使整體系統(tǒng)效率提高8%，而且尺寸和重量也大幅縮小。

電動汽車發(fā)展 有望推動碳化硅產(chǎn)業(yè)更加快速發(fā)展

近幾年碳化硅在業(yè)界的探索下，正在快速發(fā)展，然而從當(dāng)前來看，碳化硅產(chǎn)業(yè)當(dāng)前也確實存在亟待解決的問題，一是成本過高，二是產(chǎn)能不足。

業(yè)內(nèi)人士表示，碳化硅當(dāng)前的成本還較高，要下降到跟硅硅接近，還需要幾年時間。產(chǎn)能方面，目前全球SiC晶圓產(chǎn)能大約只有40到60萬片，什么概念？比如特斯拉Model 3，如果把所有器件都換成SiC，平均兩輛車要消耗一片6英寸SiC晶圓，特斯拉預(yù)計會在2022年交付輛達(dá)到100萬輛，那么這時候如果SiC產(chǎn)能沒有提升，也就是說全球產(chǎn)能只夠特斯拉使用。

目前全球碳化硅的供貨格局還不夠完善，廠商主要在美國、歐洲、日本，美國企業(yè)占據(jù)全球碳化硅產(chǎn)量的70%-80%，歐洲擁有完整的碳化硅襯底、外延、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，日本在設(shè)備和模塊開發(fā)方面領(lǐng)先。在SiC外延片市場，美國Wolfspeed、DowCorning和II-VI三家公司大概占到80%；在SiC襯底市場，Wolfspeed、II-VI、日本昭和電工合計市占率超過75%。

中國在碳化硅SiC襯底和外延片方面較為薄弱，不過近年來在市場需求的推動下，越來越多廠商進(jìn)入碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域，比如天科合達(dá)、天岳等襯底材料廠商，瀚天天成、東莞天域等外延片廠商，比亞迪、斯達(dá)、泰科天潤、基本半導(dǎo)體等器件廠商，另外三安光電已經(jīng)實現(xiàn)全流程國產(chǎn)化。

碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈國內(nèi)外主要廠商一覽，資料來源：Wind

三安光電旗下的三安集成于2018 年12月公布商業(yè)版本的6英寸碳SiC 晶圓制造流程。三安集成SiC 工藝技術(shù)可以為650V、1200V 和更高額定電壓的肖特基勢壘二極管（SBD）提供器件結(jié)構(gòu)，以及900V、1200V和更高額定電壓的SiC MOSFET 產(chǎn)品。今年6月湖南三安半導(dǎo)體基地一期項目正式點亮投產(chǎn)，將打造國內(nèi)首條、全球第三條碳化硅垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈，可月產(chǎn)3萬片6英寸碳化硅晶圓。

當(dāng)前碳化硅的應(yīng)用市場還很小，不過從車企對碳化硅的追捧程度來看，在電動汽車領(lǐng)域，碳化硅一定有很大的應(yīng)用趨勢，如今電動汽車正在快速發(fā)展，隨著更多廠商將碳化硅應(yīng)用在汽車上，在大規(guī)模市場需求的推動下，碳化硅產(chǎn)業(yè)必然會在產(chǎn)能和成本上逐步提升，事實上碳化硅與硅在成本上的差距正在快速縮小，五年前碳化硅還是硅芯片的10倍，現(xiàn)在差不多只有兩倍差距。

小結(jié)

電動汽車的爆發(fā)式增長，實際上是將碳化硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推向了風(fēng)口，行業(yè)巨頭Wolfspeed（原名Cree）指出，預(yù)計2022年，碳化硅在電動車用市場空間將快速增長，達(dá)到24億美元，而在2017年的時候碳化硅的整體收入才700萬美元，也就是說會有接近350倍的增長。

今年以來明顯看到越來越多的廠商進(jìn)入碳化硅賽道，包括不少車企自己進(jìn)行碳化硅產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)中，比如一汽、比亞迪、江淮和長城等，也有一些傳統(tǒng)芯片廠商通過收購入場，比如安森美日前才完成對碳化硅（SiC）生產(chǎn)商GTAT的收購，瑞薩也宣布收購一家領(lǐng)先的碳化硅功率半導(dǎo)體制造商UnitedSiC。預(yù)想未來幾年，碳化硅產(chǎn)業(yè)將在電動汽車市場需求推動和產(chǎn)業(yè)鏈廠商積極入局下，不斷取得突破性進(jìn)展。