碳化硅將迎來(lái)爆發(fā)型增長(zhǎng)

新能源與5G的基石

采用碳化硅材料的產(chǎn)品，與相同電氣參數(shù)的產(chǎn)品比較，可縮小50％體積，降低80％能量損耗。

由于這些特性，世界各國(guó)對(duì)碳化硅材料非常重視，紛紛投入大量精力促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國(guó)際上的各大半導(dǎo)體巨頭也都投入巨資發(fā)展碳化硅器件。

近年來(lái)碳化硅功率器件在新能源汽車領(lǐng)域滲透率持續(xù)上升，是未來(lái)新能源、5G通信領(lǐng)域中SiC、GaN器件的重要原材料。

新能源汽車是增長(zhǎng)最快市場(chǎng)

根據(jù)WolfSpeed預(yù)測(cè)，新能源汽車是SiC器件應(yīng)用增長(zhǎng)最快的市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2022－2026年的市場(chǎng)規(guī)模從16億美元到46億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為30％。

目前，全球的碳化硅廠商也在積極尋求合作，紛紛與先進(jìn)新能源汽車企業(yè)簽訂協(xié)議。

特斯拉Model3所采用的SiCMOSFET功率模塊正是由意法半導(dǎo)體提供的，且后者與碳化硅領(lǐng)先企業(yè)Woifspeed簽訂了150mm碳化硅晶圓擴(kuò)展協(xié)議，旨在為全球的SiC晶圓供給加碼。

意法半導(dǎo)體還于2021年6月與雷諾集團(tuán)達(dá)成戰(zhàn)略合作，以提供用于電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車的SiC功率器件供應(yīng)，此舉旨在降低汽車的電池成本、增加充電里程、縮短充電時(shí)間最終使成本降低近30％。

日本先進(jìn)半導(dǎo)體制造商ROHM也于2021年9月與吉利汽車達(dá)成合作，后者將使用ROHM提供的SiC功率器件實(shí)現(xiàn)高效的逆變效率和充電性能，從而進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)。

WolfSpeed也為鄭州宇通集團(tuán)提供了1200V的SiC功率器件，后者交付的首輛電動(dòng)客車采用了碳化硅解決方案。

實(shí)現(xiàn)高壓快充的關(guān)鍵是通過(guò)增大電流或提升電壓來(lái)提升充電功率，但由于最大的充電電流提升存在可預(yù)見(jiàn)的上限，所以只能靠提升電壓。

800v高壓平臺(tái)將成為主要車廠的重點(diǎn)布局方向，幾乎所有的車企規(guī)劃中都已開(kāi)始布局超級(jí)快充車型及相關(guān)技術(shù)研發(fā)。

華潤(rùn)微已實(shí)現(xiàn)第四代650V的SiC JBS產(chǎn)品研發(fā)，綜合技術(shù)質(zhì)量已達(dá)世界先進(jìn)水平，同時(shí)其1200V的SiC MOSFET也已完成樣品制造，預(yù)計(jì)將在未來(lái)兩年內(nèi)進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)。

斯達(dá)半導(dǎo)體新增多個(gè)使用全SiC MOSFET模塊的800V系統(tǒng)的主電機(jī)控制器項(xiàng)目定點(diǎn)，將對(duì)公司2023年－2029年SiC模塊銷售增長(zhǎng)提供持續(xù)推動(dòng)力。

士蘭微同時(shí)也加快SiC MOSFET功率器件的研發(fā)，推出自產(chǎn)芯片的車用SiC功率模塊。

露笑科技和斯達(dá)半導(dǎo)體也積極投入碳化硅器件生產(chǎn)，并廣泛布局光伏業(yè)務(wù)。

太陽(yáng)能光伏緊隨其后

光伏新能源市場(chǎng)發(fā)展空間廣闊，碳化硅材料仍有較大潛在空間。

而根據(jù)［十四五］規(guī)劃要求，2025年要實(shí)現(xiàn)單位GDP能源消耗降低13．5％，光伏等新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間廣闊。

2020年，全球光伏能源需求為130GW，樂(lè)觀情況下預(yù)計(jì)2025年該項(xiàng)指標(biāo)將到達(dá)330GW，以20．48％的CAGR快速增長(zhǎng)。

目前，全球的光伏IGBT市場(chǎng)規(guī)模約為23億元，碳化硅器件占比約為35％，該滲透率仍將繼續(xù)增長(zhǎng)。

碳化硅制造的高電壓MOSFET具有優(yōu)越的開(kāi)關(guān)性能，其功能不受溫度影響，由此能很好地在升溫系統(tǒng)中保持穩(wěn)定效力。

此外，SiC MOSFET也可以在具備高轉(zhuǎn)換頻率的同時(shí)，擁有99％以上的逆變效率。

因此，盡管碳化硅器件具有較高的制造成本，但其高導(dǎo)熱率、高擊穿電場(chǎng)、低損耗等特性，都使得光伏系統(tǒng)效率更高，從而進(jìn)一步降低成本。

國(guó)內(nèi)方面，三安集成也已完成SiC器件的量產(chǎn)平臺(tái)打造，其首發(fā)產(chǎn)品1200V80m碳化硅MOSFET已實(shí)現(xiàn)了一系列性能和可靠性測(cè)試，可應(yīng)用于光伏系統(tǒng)組成。

碳化硅充電樁市場(chǎng)

2020年我國(guó)主要以私人和交流充電樁為主，兩者分別占比57．45％和61．67％，是碳化硅器件的主要應(yīng)用方向。

我國(guó)充電樁數(shù)量仍然低于480萬(wàn)的預(yù)期規(guī)劃，供不應(yīng)求仍將推動(dòng)充電樁數(shù)量迅速增長(zhǎng)，從而創(chuàng)造巨大的市場(chǎng)需求并推動(dòng)行業(yè)增長(zhǎng)。

預(yù)計(jì)2025年中國(guó)新能源汽車保有量將突破2500萬(wàn)輛，則充電樁數(shù)量推算約為800萬(wàn)個(gè)，復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到41．42％。

充電樁需求仍存在較大的增長(zhǎng)空間，車樁比例仍將進(jìn)一步趨近合理化，從而推動(dòng)碳化硅市場(chǎng)的發(fā)展。

目前，ROHM已經(jīng)推出了基于碳化硅的充電基礎(chǔ)設(shè)施解決方案，從而應(yīng)用于高效和小型化的大功率充電樁。

安森美也在開(kāi)發(fā)用于直流充電樁的碳化硅功率器件和模塊，希望構(gòu)建更高功率的充電方式，并通過(guò)AC－DC和DC－DC級(jí)的升壓轉(zhuǎn)換器提高充電效率。

碳化硅器件龍頭都在進(jìn)行充電樁技術(shù)模塊的研發(fā)，英飛凌、Wolf Speed、STM等公司都在積極進(jìn)入碳化硅充電樁市場(chǎng)。

結(jié)尾：

SiC器件發(fā)展分為三個(gè)發(fā)展階段：2019－2021年為初期，2022－2023年為拐點(diǎn)期，2024－2026年為爆發(fā)期。

SiC隨著在新能源汽車、充電基礎(chǔ)設(shè)施、5G基站、工業(yè)和能源等應(yīng)用領(lǐng)域展開(kāi)，需求迎來(lái)爆發(fā)增長(zhǎng)。