國(guó)內(nèi)碳化硅情況介紹

國(guó)內(nèi)碳化硅情況介紹：

比亞迪作為國(guó)內(nèi)車企，在車上用碳化硅已經(jīng)有差不多5、6 年的歷史，最早是在車載的OBC上用，后面是在車載彈簧、車載電控上面用，目前國(guó)內(nèi)在碳化硅車型上，我們用的碳化硅的量是國(guó)內(nèi)最多的，去年算上車載電控和車載 OBC，碳化硅的器件去年接近 2 個(gè)億。今年預(yù)測(cè)可能到接近 5 個(gè)億以上，甚至更大，因?yàn)榻衲?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/137/" target="_blank">芯片的資源非常緊張，所以導(dǎo)致目前還是處于瓶頸。

目前碳化硅的應(yīng)用主要在車上，相對(duì)價(jià)值量更高，車上對(duì)成本的要求也沒有那么強(qiáng)烈，因?yàn)樘蓟柙谡噾?yīng)用之后會(huì)有系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。像碳化硅這種高端器件首先是在車上用， 其次才會(huì)去往未來工業(yè)、消費(fèi)覆蓋。目前成本還相對(duì)比較高。目前車載的兩大應(yīng)用，一是 電控，碳化硅的車載電控模組，我們?cè)缭?018年開發(fā)碳化硅模組，單車成本最早是在4000 以上，現(xiàn)在碳化硅每臺(tái)車可以做到4000以下的成本，售價(jià)也比較高。目前主要是在一些比較高性能的車上，包括相對(duì)比較高端的20萬甚至30萬以上的乘用 車上會(huì)采用碳化硅的方案。國(guó)內(nèi)目前采用碳化硅方案的像比亞迪的漢和特斯拉的model 3，蔚來的ET7，以及小鵬的G9。

因?yàn)楸旧硖蓟璧奶匦允歉哳l，在電源行業(yè)頻率越高效率也會(huì)越高，包括對(duì)于整機(jī)的收益，省電收益比較大。目前電源行業(yè)采用碳化硅之后，能做到更高頻率，可以把整個(gè)性能器件的變壓器、電源開關(guān)轉(zhuǎn)換的變壓器，整 機(jī)的尺寸做的更小。目前以欣銳科技為主的企業(yè)，主要是在開發(fā)碳化硅的OBC，這一塊我們也一直在做。2018年我們開始在自己的車上逐漸采用碳化硅OBC的方案，目前我們基本上100%的車都是采用碳化硅MOS加一些碳化硅的SBD的非常高效的OBC方案。OBC上一 般會(huì)用到4-8顆的碳化硅MOS，二極管也是4-8顆，主要是跟你的車型要不要去做雙向充 電，是否為中低端車型相關(guān)。一輛車上我們基本上能用到差不多接近200-300塊錢左右碳化硅的器件。

我們自供的芯片主要是代工，去年差不多1/3-1/2的水平。另外是進(jìn)口，今年國(guó)內(nèi)和海外越來越多的廠商開始在OBC上采用碳化硅Mos的方案，導(dǎo)致今年的產(chǎn)能也是非常緊張， 我們今年的車也增加了不止一倍。因?yàn)楹Ｍ獾膹S商非常緊張，所以可以看到很多國(guó)產(chǎn)的廠 商陸續(xù)推出碳化硅Mos的方案，比較多的像瀚薪、瞻芯、艾特，包括國(guó)內(nèi)的研究所，十三所、十五所都在推碳化硅Mos方案。目前我們也在導(dǎo)入一些國(guó)產(chǎn)，今年我們應(yīng)用可能會(huì)超過2個(gè)億以上，包括我們今年自研的部分和國(guó)產(chǎn)的引進(jìn)，不過總體來說今年的供應(yīng)相對(duì)還比 較少，尤其是在電控這一塊，進(jìn)口芯片相對(duì)比較緊張。

Q&A:

Q: 您剛才講的在車載碳化硅電控的模組成本大概是 4000，能不能拆一下從襯底到外延片 到器件整個(gè)價(jià)值的分配，價(jià)值量的拆解或者是計(jì)算能不能再拆一下？

A: 目前一個(gè)模塊里面是用到 36-48 顆芯片，單顆芯片在襯底上目前會(huì)占到 0.2 片—0.25 片 左右芯片的成本，按每片襯底量產(chǎn) 5000 價(jià)去算的話，襯底會(huì)接近 1000 塊錢以上的成本。外延會(huì)占到 200-300 的成本。剩下的就是器件加工會(huì)占到接近 30%左右，接近500、600 塊錢 的成本。襯底占 1000 以上，外延 200-300，器件會(huì)占到 500 以上，最后做成一個(gè)芯片之后， 在整個(gè)模塊里面占到超過 2000 以上的成本，包括還有良率損失。另外，封裝因?yàn)槭褂昧艘恍└F的材料，比如碳化硅的陶瓷料，包括封裝工藝做了一些更新，封裝成本會(huì)比原來硅 IGBT 模塊貴 2 倍，封裝成本會(huì)接近 1000 塊錢左右。到終端測(cè) 試的良率還是相對(duì)偏低，由于目前芯片的不穩(wěn)定，所以整個(gè)良率會(huì)低于 90%，算下來就是 3000 多的成本。最開始說的 4000 是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的芯片更貴，目前海外廠商賣這塊芯片不是按 一個(gè)晶圓賣給你，是按單顆芯片，比如 60，50 塊錢一顆賣給你。

Q：碳化硅跟 IGBT 的技術(shù)還是有一些差異的，以后的競(jìng)爭(zhēng)格局或者是前 5 家的市場(chǎng)份額的 分布是怎么判斷的，一些小的企業(yè)因?yàn)樵?IGBT 的車規(guī)認(rèn)證沒有機(jī)會(huì)，轉(zhuǎn)成碳化硅以后，滲 透率提升的過程中，一些小企業(yè)有沒有可能冒出來？

A:主要還是中高端應(yīng)用，對(duì)芯片的質(zhì)量要求還是比較高，還是由 Fab 的工廠比較有優(yōu)勢(shì)。之 前 IGBT 沒有優(yōu)勢(shì)的廠商如果有 Fab 還是有機(jī)會(huì)的。

Q: 碳化硅設(shè)備這一塊怎么看，國(guó)內(nèi)有沒有一些比較好的企業(yè)對(duì)碳化硅的進(jìn)步比較有價(jià)值？

A：目前碳化硅的設(shè)備，特別是襯底的設(shè)備最重要的還是在溫度的均勻性，之前很多的設(shè)備 主要是用感應(yīng)加熱，設(shè)備如果持續(xù)兩周以上的，溫度的均勻和一致性很重要。氣壓的控制， 目前也是比較關(guān)鍵的。設(shè)備再好，最關(guān)鍵的還是在關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)配，比如怎么調(diào)氣壓和溫度。海外的企業(yè)在這塊也是做了很多年，包括一些缺陷和生產(chǎn)速度怎么平衡，如果要做的更快， 但成本會(huì)更低，但缺陷也會(huì)更多，所以整體要做一個(gè)平衡和折衷。設(shè)備這一塊國(guó)內(nèi)單晶爐目前也有很多廠商在做，像襯底生長(zhǎng)的一些關(guān)鍵參數(shù)、專業(yè)程序，我覺得目前國(guó)內(nèi)很多廠商還 需要時(shí)間。外延這一塊的設(shè)備主要是海外企業(yè)了，外延跟襯底上不是一個(gè)原理，是化學(xué)方法 做，海外的外延廠商單體價(jià)格比較高，國(guó)內(nèi)還是以進(jìn)口為主。國(guó)內(nèi)目前外延設(shè)備的廠商還沒 有看到，因?yàn)閮r(jià)格還比較高。

Q: 目前國(guó)內(nèi)車用碳化硅的市場(chǎng)增速情況怎么樣，未來兩三年能達(dá)到什么樣的規(guī)模，請(qǐng)問您 有沒有預(yù)期？

A: 我們內(nèi)部提的目標(biāo)還是比較激進(jìn)的，2023年 50%甚至是 60%以上實(shí)現(xiàn)碳化硅電控級(jí)的應(yīng) 用。目前 OBC 是 100%采用碳化硅 Mos，因?yàn)橄鄬?duì)成本增加的不多，對(duì)系統(tǒng)來講還有充電 效率和一些系統(tǒng)體積的收益。OBC 未來進(jìn)展的速度會(huì)比電控更快，比如到 2025 年 OBC 國(guó)內(nèi)基本上 70%-80%是用碳化硅 Mos 的方案。電控可能會(huì)相對(duì)慢一點(diǎn)，因?yàn)槟壳俺杀具€是比較高，碳化硅的模塊單顆芯片從 80 塊錢到 60 再到 50 多還在持續(xù)的降本，目前做一個(gè)模塊 要賣到 6000、7000 以上，所以很多電控廠還是不能接受的，主要還是未來跟降本相關(guān)，未來碳化硅模塊可以做到 3000 左右價(jià)格的時(shí)候，我們覺得基本上能在國(guó)內(nèi)電控實(shí)現(xiàn) 30%-40% 的普及率，按目前的節(jié)奏看可能就是在 2025、2026 年左右做到這樣的水平。

Q: 公司半導(dǎo)體是 IDM 模式，碳化硅器件供應(yīng)鏈?zhǔn)菑囊r底、外延和封裝都是自己在生產(chǎn)， 還是現(xiàn)在在和其他廠商合作？

A: 襯底我們?cè)陂_發(fā)，但是還沒有量產(chǎn)，我們覺得襯底是未來整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈里面價(jià)值鏈比較高 的，包括良率質(zhì)量很關(guān)鍵，所以襯底還在開發(fā)，要兩年以上，最早在明年有一些樣品出來。外延因?yàn)橥顿Y比較大，收益也不是太高，所以這一塊未來主要是依靠外協(xié)，交給外面代工， 我們目前也投資了國(guó)內(nèi)的天域，未來會(huì)綁定他做外協(xié)的一些加工。芯片我們最早已經(jīng)在做 Fabless 的模式，芯片在 OBC 上也用了幾年，F(xiàn)ab 正在自己建，最早明年 Fab 會(huì)開始有一些 芯片投產(chǎn)。封裝像電控級(jí)的模塊我們 2018 年就開始開發(fā)，最早在 2020 年底開始裝車。除了 外延這一塊沒做之外，其他的我們基本都會(huì)涉及。

Q: 關(guān)于量的情況，您剛才提到 OBC 主要是一些 Fabless 公司來供，現(xiàn)在產(chǎn)能這么緊張的 情況下，如果明年的量繼續(xù)上，他們?cè)趺磳?shí)現(xiàn)產(chǎn)品量的供應(yīng)呢？

A: 已經(jīng)在導(dǎo)入國(guó)產(chǎn)，OBC 沒有電控那么緊張。從去年我們就引入瞻芯、瀚薪、愛仕特，今年 還引入了研究所，有十三所、十五所的器件，都能保證每月 100K 以上的出貨。自研部分現(xiàn) 在是積塔代工。再加上小部分外采，總體來說今年可以滿足。明年在車上還有 100 萬臺(tái)以上 的增量，需要看國(guó)產(chǎn)廠商產(chǎn)能的增量。像目前的瞻芯也在自己投資 Fab，明年 Fab 的產(chǎn)能也 會(huì)出來，包括愛仕特每個(gè)月能拿到 1000 片以上的產(chǎn)能，產(chǎn)能還能再往上擴(kuò)。十三所目前產(chǎn) 能相對(duì)比較小，但也在擴(kuò)展，我們?cè)诟鱾€(gè)供應(yīng)商溝通，OBC 上相對(duì)還好，按一臺(tái)車上 6 顆 來算的話，基本上可以支撐 100 臺(tái)以上的裝車，這一塊還是能夠滿足的。主要還是電控，本來預(yù)測(cè)今年 10%以上的替代率，差不多 15 萬臺(tái)以上的車，去年是 2 萬臺(tái)車，現(xiàn)在由于海外芯片的限制，像博世、ST 的芯片，博世是自己做電控，ST 是只供特斯拉，所以今年我們是拿不到更多了晶圓產(chǎn)能，只能供到 6-8 萬臺(tái)左右的量了，缺口還是比較大的。我們也去找過 一些國(guó)內(nèi)廠家，目前要么是良率做的很差，要么是可靠性還沒有那么高。

Q: 上游襯底這部分，WOLFSPEED 的襯底很多已經(jīng)被鎖定了，國(guó)內(nèi)就算代工產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)的 話，上游襯底這一塊能保證這個(gè)量的供應(yīng)嗎？

A: 目前天科合達(dá)、山東天岳產(chǎn)能還比較充足，目前可以滿足 SBD，OBC，電控目前還沒有國(guó)內(nèi)的可用。

Q: 產(chǎn)業(yè)格局復(fù)雜，后續(xù)什么樣的企業(yè)才能最終勝出？

A:碳化硅未來 50%以上應(yīng)用還會(huì)在車載電控上，未來誰先突破電控車規(guī)級(jí)別應(yīng)用，誰就能有機(jī)會(huì)勝出。目前我們外購(gòu)芯片的車載模塊已經(jīng)上車了，國(guó)內(nèi)斯達(dá)也上車了。三安光電目前有做封裝的開發(fā)，但是離上車還有一兩年的時(shí)間。目前碳化硅模塊上車的主要就是這幾家，這幾個(gè)廠家也在開發(fā)器件，因?yàn)橛凶约合到y(tǒng)的車載應(yīng)用，去開發(fā)器件會(huì)相對(duì)比較容易一些。做 代工業(yè)務(wù)的廠商，瞻芯應(yīng)該比較快一點(diǎn)，他在義烏投了一些 Fab，設(shè)備很多都到位了，最早明年芯片就可以投產(chǎn)，是做代工模式業(yè)務(wù)里面目前相對(duì)最快的。國(guó)內(nèi)目前的進(jìn)展快的就是這幾家，相對(duì)會(huì)有一些優(yōu)勢(shì)。

Q: 國(guó)內(nèi)有的廠商 15mΩ和 17mΩ能出來，有代表意義嗎？

A: 沒有代表意義。有的成品一個(gè)模塊成本 30000 塊，一片只有不到 10 顆樣品。良率、可靠性也還沒有得到認(rèn)證。

Q: 陶瓷襯板 AMB 比 DBC 襯板導(dǎo)熱性能更好，但成本要上漲 10%-15%，有必要替換嗎？

A: 硅的應(yīng)用上，英飛凌 IGBT+SBD 的模塊有 660A，820A,950A，三個(gè)規(guī)格。能達(dá)到 950A 就是因?yàn)橛昧?AMB 基板。他的 AMB 是 DBC 成本兩倍左右，因?yàn)橛昧吮容^薄的 AMB，但是可以帶來電流輸送能力的 15%以上的提升，比較劃算，根據(jù)應(yīng)用需求來選取。碳化硅應(yīng)用，AMB 必須要選用，因?yàn)樘蓟桀l率高，功率密度是 IGBT 的 2-3 倍，需要更強(qiáng)散熱，如果繼續(xù)使用 DBC 會(huì)影響器件壽命，AMB 基板要求 0.8mm 的銅板，成本是 DBC 的三倍、四倍。

審核編輯：湯梓紅