中国车载SiC器件技术部分已领跑有望主导全球供应链

新能源汽车无疑是近年来最耀眼的行业之一，其发展速度远超预期。2023年，中国新能源汽车销量预计达到950万辆，市场占比高达31.6%，即每销售10辆汽车中，就有3辆是新能源汽车。展望2024年，年销量有望攀升至1200-1300万辆，市场占比可能超过45%，并占据全球年产销量的60%。这一增长态势令人振奋，不禁让人联想到十几年前光伏行业的崛起，新能源汽车行业的发展轨迹似乎正沿着相似的路径加速前进。

在SiC技术的应用方面，自2017年特斯拉推出首款基于SiC主驱的汽车以来，中国以比亚迪为代表的企业也于2020年前后跟进。此后，各大主驱及汽车制造商纷纷投身SiC平台的研发。据统计，2023年公开的国产SiC车型已达142款，其中乘用车76款，新增款式约45款，标志着新能源汽车采用SiC的市场已全面打开。

日前，在E维智库第12届中国硬科技产业链创新趋势峰会暨百家媒体论坛上，清纯半导体(宁波)有限公司市场经理詹旭标就目前车载SiC产业的发展以及国内车载SiC技术的进展分享了他的分析和解读。

市场现状和潜力

詹旭标表示，SiC技术为新能源汽车带来了显著优势。目前，车机主驱应用的主流器件为1200V SiC MOSFET，而400V平台则逐步采用750V SiC进行替代。主驱大规模应用的关键在于器件性能、质量、价格及产能的综合考量。

在提升续航里程上，SiC MOSFETS凭借低导通电阻和低开关损耗，相比传统硅IGBT方案，电机控制器系统损耗可降低70%，从而增加5%的行驶里程。

SiC的应用也缓解了补能焦虑，通过提高充电功率，预计到2025年，用户将能体验到15分钟内补充80%电能的便捷。

作为新能源汽车市场的另一大活跃领域，充电桩行业已进入充分竞争阶段。詹旭标表示，当前，国内充电桩保有量约900-1000万台，2024年市场规模预计达25亿人民币。根据2030年规划，汽车保有量将达到6000万辆，车桩比1:1，意味着未来4-5年内还需新增约5000万个充电桩。目前，充电模块已开始采用SiC，并在DC-DC转换及PFC应用中广泛使用，每个充电桩至少使用8个以上SiC器件，市场规模潜力巨大。

产业发展现状

目前，全球SiC市场依旧由国外企业引领。根据Yole的预测，到2025年，全球SiC市场规模预计将接近60亿美元，年复合增长率有望达到36.7%左右。当前，市场前五强企业的合计市场份额高达91.9%，若计入第六和第七名企业，这一比例可能攀升至95%-98%。这些领先企业主要来自国外，国内企业的市场份额相对较小。

在领先企业持续巩固地位的同时，它们也在积极拓展产能。数据显示，Wolfspeed规划了约65亿美元的投资，而英飞凌的总投资也达到了50亿欧元。相比之下，国内厂商的投入仍显有限。尽管国内产能规划已达千亿级别，但分布过于分散，头部企业尚未形成明显优势。

预计到2026年，国内SiC衬底规划产能将达到460万片，若这些产能能顺利转化为量产，将能满足大约3000万辆新能源汽车的需求。鉴于中国新能源汽车年产量约为2800万至2900万辆，SiC行业正面临内卷和产能过剩的风险。

随着全球SiC材料产能的迅速扩张，中国SiC器件设计与制造领域也取得了快速发展，产能持续扩大。除了在主驱领域的应用外，SiC还在光伏、储能及充电模块等市场展现出激烈竞争。由于市场过剩，主流SiC器件价格正在快速下降。

从长期来看，提升企业竞争力和技术迭代能力，以实现技术降本，成为SiC企业生存的关键。从数据上看，自去年9月至2024年4月，市场热销的1200V/40mΩ SiC器件平均价格已从35元跌至23元，降幅达35%。与硅基IGBT相比，目前SiC价格约为前者的1.5-2倍。有预测认为，若SiC价格降至这一区间，市场将发生巨大变革。

进一步来看，若按照Yole的数据，2024年全球功率半导体市场规模约为500亿美元，那么未来几年内，随着SiC价格进一步下降至1.2-1.5倍于硅基IGBT的水平，是否整个市场将被SiC所占据？这完全有可能，因为SiC相较于硅基IGBT具有提高频率、提升功率密度和降低损耗的显著优势。

技术发展现状

当前，主流SiC MOSFET技术呈现出稳健发展的态势，其设计方案主要分为平面栅结构和沟槽栅结构两大类。平面栅结构，以Wolfspeed、ST、onsemi为代表，因其工艺成熟、可靠性高，在国内汽车、光伏储能等领域出货量最大。而沟槽栅结构，则以ROHM、英飞凌、博世等为代表，其特点在于具有较低的Rsp（比导通电阻），但在高温下的热性能略逊于平面栅结构。

近十年来，国际主流SiC厂家每3-6年便会进行一次技术迭代，每次迭代Rsp水平下降20%-25%。目前，国外1200V SiC的Rsp已能达到2.32.8mΩ，而国内同类产品的Rsp则在2.83.3mΩ之间。

国内SiC器件技术进展迅速，产业链日趋完善，从材料到设计、代工等各个环节均已形成较为成熟的体系。詹旭标表示，以清纯半导体为例，其技术路线与ST、ROHM等国际巨头对标，以一年一代的节奏快速迭代。目前，清纯半导体的第二代产品Rsp已达到2.8mΩ，与国际巨头最先进水平持平，并计划在今年推出Rsp为2.4mΩ的第三代产品。

截至目前，清纯半导体已在主驱领域推出了多款产品，其1200V产品系列的核心参数完全对标国际一流水平，并在某些参数和可靠性方面表现更佳。此外，清纯半导体还发布了全球最低导通电阻SiC MOSFET，虽然目前其应用产能还较少，但对指导下一代产品开发具有重要意义。

詹旭标强调，在性能对比方面，清纯半导体的产品在相同的驱动、参数和板子上，串扰抑制能力、耐受能力、振荡表现等均优于国际一流水平。特别是在栅极串扰电压的比较中，清纯半导体的产品表现更为出色，有效降低了直通现象和损耗。

近年来，工业级领域如光储充等，对器件的可靠性要求日益提高，已接近车规等级标准。因此，清纯半导体在可靠性测试方面投入了大量研发，进行了包括双应力、高压H3TRB等多项严格测试，并远超行业标准。得益于这些严酷的试验，清纯半导体在市场上销售的400万颗MOSFET产品失效率极低，低于1PPM。

从材料上看，当前SiC晶圆主流尺寸为6寸，但未来趋势将向大尺寸、低缺陷的SiC衬底及外延制备发展，以进一步降低成本并提升良率。其次是器件设计，主要目标是降低比导通电阻，同时提升可靠性和鲁棒性，以接近甚至超越硅基IGBT的性能水平。在工艺方面，沟道迁移率是一个值得关注的问题，由于基础研究相对较少，这一领域亟需加强。

詹旭标认为，就国内的SiC产业发展趋势而言，会经历两个阶段：第一阶段，国际芯片供应商在供应链中占据主导地位，而国内SiC材料则开始实现部分替代；第二阶段，国内市场将实现全面的国产替代，国际芯片供应商将与终端企业和国内企业展开全方位的合作。