46769 國產碳化硅模塊的突破和加速
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    國產碳化硅模塊的突破和加速
    AI芯天下 ·

    方文三

    2023/03/31
    2023年,隨著產能的持續擴張,在終端產品上也會更多地看到碳化硅器件在電動汽車等領域上的應用,市場規模會迎來更大的增長。
    本文來自于微信公眾號“AI芯天下”(ID:World_2078),作者:方文三,投融界經授權發布。

    國產碳化硅模塊的突破和加速

    碳化硅器件增量加速碳化硅模塊發展

    據中國汽車工業協會統計數據顯示,2022年新能源車產銷量分別達705.8萬輛和688.7萬輛,同比分別增長96.9%和93.4%,市場占有率達25.6%。

    集微咨詢預計,到2025年,全球汽車(包含新能源汽車、油車及混合動力汽車)中的功率器件市場規模將達到160億元。

    Yole預計2027年全球碳化硅功率器件市場將增長62.97億美元,CAGR達34%。

    根據三安集成官網,估計到2025年,新能源汽車碳化硅功率器件用量約219萬片6寸碳化硅晶圓。

    近期羅姆預測,2023年開始,電機控制器中的碳化硅比率將會迅速上升,滲透率將會從2022年的9%增長到25%。

    國產碳化硅模塊的突破和加速

    國內外眾多車企跟進碳化硅模組

    從應用情況來看,碳化硅功率半導體首先在高性能車型中取得應用,隨著碳化硅器件的工藝升級,成本進一步下降后,將逐步滲透到B級車和部分A級轎車。

    2021年特斯拉Model3的主逆變器率先采用24個碳化硅MOSFET功率模塊,比亞迪也迅速跟進,在漢EV上搭載了自主研發的碳化硅功率模塊。

    目前,國內如比亞迪漢EV、蔚來ET7、小鵬G9、吉利Smart精靈#1等量產車型均有搭載碳化硅器件,這也加速了碳化硅功率模塊在國內市場的發展。

    吉利Smart精靈#1采用的是芯聚能模塊,小鵬G9的碳化硅模塊自2022年9月由斯達半導提供;比亞迪的模塊自供。

    Smart精靈#1、小鵬G9使用的是芯聚能、斯達半導等第三方碳化硅主驅動功率模塊廠商的產品。

    與此同時,下游需求還在以極高的速度增長,隨著電動汽車逐步開始推廣800V平臺,需求量還將持續高漲。

    2023年,隨著產能的持續擴張,在終端產品上也會更多地看到碳化硅器件在電動汽車等領域上的應用,市場規模會迎來更大的增長。

    800V強勢催化打開碳化硅廣闊空間

    在新能源車載模塊,碳化硅器件主要應用于電機驅動系統逆變器、車載DC/DC、車載充電系統,助力整車提升加速度、降低系統成本、增加續航里程、實現輕量化。

    車用充電樁方面,我國存在巨大市場缺口,截至2021H1車樁比僅為3.1:1,且快速直流充電樁不足半數。

    因此需求端,充電問題造成里程焦慮阻礙了新能源車進一步普及,800V需求迫切;供給端,主流車廠加速布局800V平臺及碳化硅模塊。

    隨著電動汽車的市占率不斷提高,碳化硅成本下降以及產能的持續爬升,未來無論是800V還是400V平臺的電動汽車都會陸續應用到碳化硅。

    2023年,將會是國內碳化硅產業進入汽車市場的一個關鍵節點,2025年前后就能見到國產碳化硅MOSFET在汽車上的大規模落地。

    國內企業逐步切入,器件存在突圍機會

    從市場占有率來看,碳化硅功率器件全球主要的市場份額主要掌握在STM、Wolfspeed、Rohm、Infineon、Onsemi等行業龍頭手中,CR5達91%。

    不過,國產廠商如士蘭微、斯達、華潤微、安世等已實現器件規模生產并在功率MOSFET、IGBT單管、IGBT模塊等部分領域躋身全球前十。

    根據CASAResearch數據顯示,士蘭微投資15億元建設6英寸碳化硅功率器件芯片產線,計劃產能達14.4萬片/年,并計劃投資建設年產720萬塊汽車級功率模塊封裝項目;

    時代電氣投資4.62億元建設6英寸碳化硅功率器件芯片產線,計劃產能達2.5萬片/年;

    斯達半導體投資2.29億元建設車規級全碳化硅功率模組生產線和研發測試中心,計劃產能達8萬顆/年。

    國星光電研究院基于碳化硅技術,全新推出NS62m碳化硅MOSFET功率模塊產品,可應用于傳統工控、儲能逆變、UPS、充電樁、軌道交通和其他功率變換領域。

    在車載充電器領域,碳化硅MOSFET的滲透率已很高。電機控制器將是近幾年碳化硅MOSFET要更高速發展的關鍵因素。

    目前雖然市場滲透率還不是很高,但是這個領域的市場規模巨大,已經成為碳化硅MOSFET最大的應用市場。

    工業級碳化硅二極管模塊、MOSFET模塊以及混合模塊得到快速推廣應用,已經可以滿足百千瓦級別以上光伏逆變器的應用需求。

    車廠加快碳化硅模塊的研發布局

    在幾家造車新勢力高調推出搭載碳化硅芯片模組的主驅逆變器大功率平臺電動汽車后,中國功率半導體上車進程開始進入白熱化。

    在器件,模塊及電路領域,中國知識產權參與者之間的合作網絡更加密集,尤其是研究機構和行業參與者之間。

    近年來,中國專利申請主要來自于模塊及電路領域,雖然此項活動從2015年才起步,卻已經擁有超過800份發明。

    2023年理想汽車最重要的工作是L7交付和純電車型發布交付,并明確定位蘇州碳化硅工廠主要是生產碳化硅功率模塊。

    蘇州工廠將基于碳化硅來生產功率模塊,這些模塊是五合一系統一部分;這些模塊對于產品競爭力有幫助,改善能耗。

    今年1月,理想和三安宣布共同設立經營一家合資公司蘇州斯科半導體,將主要從事碳化硅芯片和模塊的研發。

    國內發展碳化硅在技術上有巨大優勢

    相比于硅基集成電路產業鏈,碳化硅由于應用于功率半導體為主,對制程的需求很低,整個產業鏈自主化程度可以做到很高。

    而在市場上,中國電動汽車產業在全球無疑處于領先地位,與此同時,中國還是最大的汽車市場以及汽車生產國。

    而目前全球汽車產業正在從燃油車往電動汽車轉移,電動汽車也正在從400V到800V的高壓架構發展。

    在一系列市場需求的轉變下,碳化硅對電動汽車的能量利用效率、充電速度、電機功率等都帶來巨大的提升。

    這對于中國龐大的汽車產業來說,也是本土碳化硅行業發展并搶占市場份額的良機。

    結尾

    今年將會是國內碳化硅產業進入汽車市場的一個關鍵節點,2025年前后就能見到國產碳化硅MOSFET在汽車上的大規模落地。

    碳化硅 新能源
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