揭秘安森美在SiC市場的未來布局

目前，SiC功率器件產(chǎn)品迎來了全面爆發(fā)，眾多廠商宣布入局或是推出車規(guī)級SiC MOSFET產(chǎn)品，尋求打進(jìn)汽車供應(yīng)鏈。2024年新能源汽車的競爭進(jìn)入白熱化階段，國產(chǎn)SiC器件的入局，可能會令SiC更快地普及到更多的電動汽車上。SiC市場面臨哪些機(jī)遇?安森美(onsemi)在SiC市場的未來布局如何？一起來看下。

新能源汽車“卷”起“含SiC量”

在新能源汽車市場快速發(fā)展的當(dāng)下，"含SiC量"成為衡量車輛性能和效率的一個(gè)重要指標(biāo)，這反映了行業(yè)對于更高能效、更長續(xù)航以及更快充電速度的追求。

安森美深刻認(rèn)識到這一趨勢，并積極投身于推動這一變革之中。我們視新能源汽車市場為一個(gè)充滿活力且極具潛力的領(lǐng)域，其中SiC技術(shù)正發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。安森美的智能電源解決方案，特別是在SiC領(lǐng)域的產(chǎn)品，比如EliteSiCMOSFET和模塊，正助力汽車制造商實(shí)現(xiàn)性能上的快速提升。這些SiC解決方案能夠顯著降低電力轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗，從而增加電動車的行駛里程，同時(shí)支持更快速的充電技術(shù)，解決消費(fèi)者對于續(xù)航里程和充電便利性的顧慮。

安森美不僅在SiC技術(shù)上擁有深厚的積累，還致力于提供從襯底到模塊的端到端解決方案，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。我們與全球包括大眾汽車集團(tuán)在內(nèi)的多家知名汽車制造商建立了緊密的戰(zhàn)略合作關(guān)系，共同推動下一代電動汽車技術(shù)的發(fā)展。

安森美將通過以下方式積極響應(yīng)全球新能源汽車市場需求快速增長：

產(chǎn)能擴(kuò)張與技術(shù)迭代：安森美正在加速SiC的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，包括從6英寸晶圓向8英寸晶圓的轉(zhuǎn)型，以顯著提升晶圓產(chǎn)量。

垂直整合的供應(yīng)鏈：作為少數(shù)幾家擁有從襯底到封裝完整SiC產(chǎn)業(yè)鏈的供應(yīng)商之一，安森美能夠更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量、成本和供應(yīng)，確保從晶錠生長到成品封裝的每一步都緊密相連，提高了供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度。

優(yōu)化產(chǎn)品與解決方案：通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新，安森美優(yōu)化了SiC器件的結(jié)構(gòu)，如從M1到M3S的迭代，大幅降低了器件的導(dǎo)通電阻，提高了能效和功率密度。同時(shí)，針對電動汽車主驅(qū)逆變器等應(yīng)用，推出了VETrac系列碳化硅MOSFET和模塊，憑借其低導(dǎo)通電阻與開關(guān)損耗，提升了系統(tǒng)能效，適應(yīng)了高電壓和高溫環(huán)境下的高效運(yùn)行。

深化客戶合作與戰(zhàn)略協(xié)議：與多家全球知名汽車制造商如大眾、現(xiàn)代、奔馳、寶馬、蔚來、極氪等建立了長期戰(zhàn)略合作關(guān)系，并簽訂了長期供貨協(xié)議（LTSA），確保了SiC器件的穩(wěn)定供應(yīng)。同時(shí)，與本土Tier1供應(yīng)商的合作也進(jìn)一步強(qiáng)化了其市場布局。

持續(xù)研發(fā)投入與技術(shù)領(lǐng)先：安森美持續(xù)投資于SiC技術(shù)的研發(fā)，確保技術(shù)路線圖與市場需求同步，并與客戶合作推動技術(shù)創(chuàng)新。

EV市場競爭白熱化，安森美這樣構(gòu)建技術(shù)護(hù)城河

針對EV市場，安森美推出了一系列SiC產(chǎn)品和技術(shù)用于電動汽車的主驅(qū)逆變器、車載充電器（OBC）、DC/DC轉(zhuǎn)換器，包括：

VE Trac系列功率模塊和分立器件：用于電動汽車的主驅(qū)逆變器。

高耐壓SiCMOSFET和二極管：安森美提供超過120款SiC二極管和上百款SiCMOSFET，工作電壓覆蓋650至1700V，適用于高壓系統(tǒng)，如800V電動汽車架構(gòu)，能夠提高充電速度和系統(tǒng)能效。

1200V M3S器件系列：這一系列的EliteSiCMOSFET和模塊專為高速開關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)，適用于800V電動汽車的車載充電器、直流快充，具有超低的導(dǎo)通電阻和開關(guān)損耗品質(zhì)因數(shù)。

封裝和散熱技術(shù)：提供直接散熱技術(shù)和創(chuàng)新封裝，如塑封壓鑄模封裝（TMP），以提高可靠性，減少雜散電感，并支持雙面散熱，適用于需要高效散熱的應(yīng)用。此外，還提供半橋功率集成模塊，支持更高的電流共享和熱分布。

柵極驅(qū)動器解決方案：為SiCMOSFET提供專用柵極驅(qū)動器，如NCP51705，具備高設(shè)計(jì)靈活性和集成度，支持快速開關(guān)應(yīng)用，具有熱關(guān)斷保護(hù)、欠壓保護(hù)等高級功能。

針對車規(guī)級SiC器件，安森美在技術(shù)方面持續(xù)優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，包括平面結(jié)構(gòu)SiCMOSFET的迭代，從M1的SquareCell結(jié)構(gòu)發(fā)展到M3的strip-cell結(jié)構(gòu)，旨在提升性能和降低成本。公司推出的ElitePowerSimulator在線仿真工具和PLECS模型自助生成工具，幫助客戶在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行系統(tǒng)級仿真，快速選擇合適的SiC產(chǎn)品，節(jié)省時(shí)間和成本。

針對車規(guī)級SiC器件，安森美始終追求零偏移、零缺陷的產(chǎn)品質(zhì)量目標(biāo)，除了在芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)秉持質(zhì)量驅(qū)動的理念之外，在生產(chǎn)制造的環(huán)節(jié)中構(gòu)建了完整的、豐富的持續(xù)性監(jiān)控，反饋和提升體系。

安森美同時(shí)參與了許多車規(guī)級碳化硅功率器件/模塊的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)研究工作，另外，特別應(yīng)對碳化硅功率器件在汽車應(yīng)用環(huán)境中的復(fù)雜工況和應(yīng)力，安森美也與國內(nèi)外車企展開了深入的合作和技術(shù)討論，共同加速推動碳化硅大規(guī)模上車的市場趨勢。

SiC上車提速

SiC尤其是SiCMOSFET比業(yè)內(nèi)此前的預(yù)期更快實(shí)現(xiàn)大量裝車，安森美認(rèn)為，SiCMOSFET比預(yù)期更快實(shí)現(xiàn)大量裝車的原因主要包括以下幾個(gè)方面：

能效提升：相較于傳統(tǒng)的硅基器件，SiCMOSFET能夠顯著降低開關(guān)損耗和導(dǎo)通電阻，從而提升電力轉(zhuǎn)換效率。這對于電動汽車而言，意味著更長的續(xù)航里程和更快的充電速度，這是其快速普及的主要推手。

政策驅(qū)動：全球多國政府對減少碳排放和推廣新能源汽車的政策支持，包括補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠和嚴(yán)格的排放法規(guī)，加速了電動汽車市場的增長，也間接推動了對高效率SiC技術(shù)的需求。

技術(shù)成熟與成本下降：隨著制造工藝的進(jìn)步和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，SiC材料的成本有所下降，使得SiC器件在經(jīng)濟(jì)上更加可行。同時(shí)，安森美等企業(yè)在SiC技術(shù)上的研發(fā)投入，提高了器件的可靠性和性能，加速了市場接納度。

行業(yè)巨頭引領(lǐng)：寶馬、理想、蔚來和極氪汽車等國內(nèi)外電動汽車領(lǐng)導(dǎo)者的率先采用，展示了SiC技術(shù)在提升車輛性能方面的潛力，為行業(yè)樹立了標(biāo)桿，鼓勵(lì)更多汽車制造商跟進(jìn)。

供應(yīng)鏈整合：像安森美這樣的企業(yè)，通過構(gòu)建從材料到模塊的端到端供應(yīng)鏈，確保了高質(zhì)量SiC器件的穩(wěn)定供應(yīng)，增強(qiáng)了行業(yè)信心。

同時(shí)，我們也需要清醒看到SiC大規(guī)模上車還面臨多方面的挑戰(zhàn)：

成本問題：盡管成本有所下降，但與硅基器件相比，SiC器件的初始投入仍然較高，這在一定程度上限制了其在中低端車型中的廣泛應(yīng)用。

產(chǎn)能擴(kuò)張：隨著需求的快速增長，如何快速擴(kuò)大產(chǎn)能，滿足市場需求，同時(shí)保持產(chǎn)品質(zhì)量和一致性，是一大挑戰(zhàn)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成：SiC器件的高效利用需要相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，包括柵極驅(qū)動、熱管理和電路保護(hù)等方面，對工程師的專業(yè)技能提出了更高要求。此外，應(yīng)用碳化硅材料的終端產(chǎn)品在長期可靠性方面的評估和認(rèn)證仍然具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難點(diǎn)。

供應(yīng)鏈穩(wěn)定性：全球供應(yīng)鏈的波動，如原材料供應(yīng)、物流中斷等，可能影響SiC器件的穩(wěn)定供應(yīng)，需要企業(yè)具備強(qiáng)大的供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)管理能力。

安森美正積極應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)能擴(kuò)張和供應(yīng)鏈優(yōu)化，推動SiC技術(shù)在電動汽車行業(yè)的更廣泛應(yīng)用，支持汽車產(chǎn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型。

安森美的SiC產(chǎn)品和技術(shù)具有四大“殺手锏”

首先，公司擁有垂直整合的SiC供應(yīng)鏈，這有助于控制產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和供應(yīng)鏈，確保從晶錠到最終產(chǎn)品的全過程可控；

其次，安森美在SiC領(lǐng)域擁有近20年的經(jīng)驗(yàn)，能夠提供優(yōu)化的解決方案、先進(jìn)的封裝材料和世界一流的熱性能；

第三，公司整合了完整的SiC產(chǎn)業(yè)鏈，包括襯底到晶圓制造，封裝以及測試，產(chǎn)品經(jīng)過充分迭代發(fā)展，在性能、封裝性能和供應(yīng)能力方面領(lǐng)先；

最后，安森美擁有一支龐大的SiC技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)，涵蓋材料、器件、工藝、封裝和仿真，通過與客戶的緊密聯(lián)系，確保技術(shù)路線圖與市場需求保持一致。

安森美一直在進(jìn)行SiC技術(shù)的升級。在技術(shù)迭代方面，安森美的SiC工藝平臺從M1的SquareCell結(jié)構(gòu)進(jìn)化到M2的Hex-cell，再到M3的strip-cell。

產(chǎn)品創(chuàng)新層面，安森美推出了全新的1200VEliteSiCM3S功率模塊和分立器件，在導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗以及高溫工作性能上具有顯著優(yōu)勢，能夠支持電動汽車實(shí)現(xiàn)更高的能效和更長的續(xù)航里程。同時(shí)，在封裝技術(shù)上也不斷創(chuàng)新，如VE-TracDirect SiC模塊，采用直接水冷技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)，提高了能效、功率密度和可靠性。

多項(xiàng)舉措，保障產(chǎn)能供應(yīng)

面對逐漸爆發(fā)的SiC市場需求，安森美采取了一系列舉措來確保穩(wěn)定的產(chǎn)品供應(yīng)，主要包括：

產(chǎn)能擴(kuò)張與技術(shù)升級：安森美正在加速其SiC產(chǎn)能的擴(kuò)增，包括將部分6英寸生產(chǎn)線轉(zhuǎn)向8英寸，以提高晶圓產(chǎn)出量。

供應(yīng)鏈垂直整合：作為全球少數(shù)幾個(gè)能提供從襯底到模塊端到端SiC解決方案的供應(yīng)商之一，安森美擁有完整的SiC產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋晶錠生長、襯底、外延、器件制造、封裝和測試，確保了供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的高質(zhì)量。

戰(zhàn)略合作與長期供應(yīng)協(xié)議：與客戶建立長期戰(zhàn)略合作關(guān)系，鎖定現(xiàn)有及未來產(chǎn)能，通過緊密溝通及時(shí)響應(yīng)客戶需求，確保按時(shí)交付SiC產(chǎn)品。

技術(shù)迭代與產(chǎn)品優(yōu)化：不斷優(yōu)化SiC器件結(jié)構(gòu)，如從平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向更高效的溝槽結(jié)構(gòu)，同時(shí)提升器件性能和封裝技術(shù)，以降低導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗，提高熱性能。

產(chǎn)品多樣性與定制化服務(wù)：提供包括EliteSiC功率模塊、分立MOSFET和SBD，以及裸片（baredie）產(chǎn)品，滿足不同客戶的應(yīng)用需求，從汽車主驅(qū)逆變器到OBC、DC/DC轉(zhuǎn)換器，再到太陽能逆變器和快速充電基礎(chǔ)設(shè)施等。

產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作：安森美加強(qiáng)與供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)的合作，共同推動技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定、設(shè)備改造升級、原材料供應(yīng)保障，構(gòu)建完善的SiC生態(tài)系統(tǒng)，確保長期穩(wěn)定的供應(yīng)能力。

突破應(yīng)用邊界：EV和可再生能源和數(shù)據(jù)中心并重

經(jīng)過多年的發(fā)展，SiC技術(shù)已經(jīng)活躍在許多應(yīng)用場景，除了EV市場，安森美還看好可再生能源技術(shù)、儲能和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。SiC技術(shù)在太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和儲能系統(tǒng)中具有重要應(yīng)用，因?yàn)檫@些領(lǐng)域需要高轉(zhuǎn)換效率和可靠性，特別是在高電壓和高功率應(yīng)用中。隨著數(shù)據(jù)中心為了滿足人工智能計(jì)算的龐大處理需求而變得越來越耗電，提高能效變得至關(guān)重要。SiC技術(shù)能在更小的封裝尺寸下提供更高的能效和卓越的熱性能。

安森美針對光伏逆變器設(shè)計(jì)提供了多款高性能碳化硅，包括650V和1200V的SiCMOSFET和SiC二極管，混合SiC模塊和全SiC模塊配合最新的F5BP封裝產(chǎn)品,用于300kW+組串式逆變器,215kW 儲能PCS，這些產(chǎn)品有助于提高系統(tǒng)功率密度與轉(zhuǎn)換效率；從而降低了整體系統(tǒng)成本，優(yōu)于其他方案。

儲能市場的火爆程度部分來自于鋰電池的降價(jià)，2024年初儲能電芯報(bào)價(jià)已低至0.4x 元 /Wh，相比于2023 年 1月的底價(jià)降幅超 50%以上, 值得關(guān)注的是,根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù),截至2023年底，全國已建成投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)31.39GW，總儲能量為66.87GWh，平均儲能時(shí)長為2.1小時(shí)。2023年新增裝機(jī)規(guī)模約為22.60GW，總儲能量為48.70GWh，較2022年底增長超過260%。安森美的產(chǎn)品有助于解決效率、可靠性和成本挑戰(zhàn)，同時(shí)提供削峰填谷等優(yōu)勢，解決電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)和用戶的電價(jià)問題。

安森美擁有全球領(lǐng)先的制造規(guī)模以及供應(yīng)和支持能力，這將幫助公司滿足不同市場的需求，并在全球范圍內(nèi)擴(kuò)大其市場份額。為了滿足市場對碳化硅的不斷增長的需求，安森美進(jìn)行了大力的投資和工廠擴(kuò)建。在2023年9月安森美韓國工廠擴(kuò)建6吋/8吋SiC先進(jìn)生產(chǎn)線竣工,全負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，該晶圓廠每年將能生產(chǎn)超過一百萬片8吋SiC晶圓。

此外，安森美將繼續(xù)推動產(chǎn)品創(chuàng)新，特別是在提高系統(tǒng)功率密度和轉(zhuǎn)換效率方面。例如：新一代M3EliteSiC系列產(chǎn)品主要優(yōu)化了高溫下的性能，保持全溫度下穩(wěn)定的靜態(tài)、動態(tài)特性；最新一代T10PowerTrench系列和EliteSiC650V MOSFET的強(qiáng)大組合為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供了一種完整解決方案，該方案在更小的封裝尺寸下提供了無與倫比的能效和卓越的熱性能。

硅基IGBT什么時(shí)機(jī)切換到SiC MOSFET？

從硅基IGBT切換到SiCMOSFET的時(shí)間是否會提前？業(yè)界一直有這樣的疑問。安森美認(rèn)為目前確定從IGBT完全切換到SiCMOSFET為時(shí)尚早。SiC替代IGBT背后的邏輯是系統(tǒng)的性價(jià)比。SiC的特點(diǎn)包括速度快、高溫特性好、開關(guān)損耗低，這些特性使得整體損耗比IGBT要低。

反應(yīng)到系統(tǒng)上，最直接的結(jié)果就是效率提升，帶來的經(jīng)濟(jì)收益或其他方面的收益超過了SiC替代IGBT帶來的成本上升，使得客戶愿意使用SiC來替換IGBT。目前SiC在各個(gè)領(lǐng)域都有滲透，但主要是高壓應(yīng)用，如新能源汽車、充電樁、開關(guān)電源、鐵路/高鐵拖動系統(tǒng)1.7KV-3.3KV、光伏等領(lǐng)域，部分已經(jīng)開始替換硅基的MOSFET和IGBT功率器件。SiC在車載大功率電源如OBC（車載充電器）、高壓轉(zhuǎn)低壓DC/DC、電驅(qū)等領(lǐng)域展現(xiàn)出了客觀的性能優(yōu)勢。

在不考慮成本的情況下，SiC是更優(yōu)選擇；考慮成本因素，在650V、750V器件耐壓的應(yīng)用上適合追求更高效、更高功率密度的中高端需求，而IGBT則可以滿足對購置成本較敏感的需求。

在高壓電驅(qū)應(yīng)用上，SiC也是大功率電驅(qū)的主流選擇，而IGBT會用在追求性價(jià)比的中低功率電驅(qū)應(yīng)用上。在高壓雙電驅(qū)應(yīng)用里，會存在SiC和IGBT"高低搭配"的整車系統(tǒng)。雖然SiCMOSFET在某些領(lǐng)域與IGBT存在競爭關(guān)系，但更多的是作為互補(bǔ)存在，特別是在高壓、高效率的應(yīng)用場景中，SiCMOSFET展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。

安森美認(rèn)為未來SiC技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈將在這些方面持續(xù)演進(jìn)：

首先，SiC功率器件的市場規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi)將保持高速增長。其次，隨著8英寸晶圓技術(shù)的成熟和成本的降低，SiC器件的市場主流將從6英寸轉(zhuǎn)向8英寸。第三，產(chǎn)品性能優(yōu)化，如安森美通過不斷改進(jìn)SiCMOSFET的結(jié)構(gòu)（如從M1到M3S系列），減少導(dǎo)通電阻和開關(guān)損耗，提高器件的工作效率和可靠性，以滿足新能源汽車、充電樁、光伏新能源等領(lǐng)域的高要求。

在產(chǎn)業(yè)鏈方面，隨著SiC技術(shù)的成熟和市場需求的增長，規(guī)模化生產(chǎn)將成為SiC產(chǎn)業(yè)鏈的重要發(fā)展方向。并且，未來SiC產(chǎn)業(yè)鏈將更加注重垂直整合和協(xié)同合作。通過整合上下游資源，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化配置，提高整體競爭力。隨著SiC技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本降低，未來SiC產(chǎn)業(yè)鏈將拓展到更多應(yīng)用領(lǐng)域。最后，各國政府將繼續(xù)加大對SiC產(chǎn)業(yè)的政策支持力度，包括資金扶持、稅收優(yōu)惠、人才培養(yǎng)等方面。這將有助于推動SiC產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，形成完善的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。