碳化硅模塊上車高濕測試2021年碳化硅很“熱”。比亞迪半導體、派恩杰、中車時代電氣、基本半導體等國內碳化硅功率器件供應商的產品批量應用在汽車上，浙江金華、安徽合肥等地碳化硅項目開始投建，我國初步形成了從襯底、外延片到器件、模塊較為完整的產品

碳化硅模塊上車高濕測試

2021年碳化硅很“熱”。比亞迪半導體、派恩杰、中車時代電氣、基本半導體等國內碳化硅功率器件供應商的產品批量應用在汽車上，浙江金華、安徽合肥等地碳化硅項目開始投建，我國初步形成了從襯底、外延片到器件、模塊較為完整的產品供應鏈。

但記者在采訪中了解到，國內碳化硅功率器件行業還呈現“小”“散”特征，未來五年將是整合期，車規級碳化硅功率器件與國外公司還有較大差距。此外，碳化硅功率器件技術仍在演進過程中，還需關注其中風險，“熱潮”下也要“冷觀”。

碳化硅器件上車元年

2021年號稱國產碳化硅器件上車元年。2021年8月1日，比亞迪半導體發文稱，比亞迪漢電機控制器首次使用了比亞迪自主研發制造的高性能碳化硅功率模塊，這是全球首家、國內唯一實現在電機驅動控制器中大批量裝車的碳化硅三相全橋模塊。

12月，國內碳化硅功率器件供應商派恩杰半導體碳化硅MOSFET拿下新能源龍頭企業數千萬訂單。12月26日，中車時代電氣發布C-Power220s產品，號稱國內首款基于自主碳化硅的大功率電驅產品。12月30日，車規級碳化硅功率半導體廠商基本半導體發布公告稱，其位于無錫的汽車級碳化硅功率模塊制造基地正式通線運行，首批碳化硅模塊產品下線，并已通過國內頭部車企的選型和測試。

基本半導體Pcore6

基于其良好的市場前景預期，去年我國碳化硅投資相關項目幾十起。其中有十幾筆投資與碳化硅器件相關。2021年7月18日，世紀金光項目與浙江省金華市金義新區正式簽約，該項目總投資35億元，將建設年產22萬片6-8英寸碳化硅芯片生產線，項目分三期完成建設，全部達產后可實現年產值約40億元。

12月30日，鈞聯電子宣布，他們在合肥經開區舉行“車用800V多融合碳化硅動力域控制器項目”啟動儀式。項目總投資約10億元，主要從事基于碳化硅材料的多融合動力域控制器（包括MCU、OBC、DCDC、DCAC、PDU、智能控制軟件、車聯網等產品）的研發、銷售與服務。目前已完成第二代車用800V多融合碳化硅動力域控制器產品開發。

從產業結構來看，我國覆蓋全產業鏈的碳化硅產業發展格局初步形成。從襯底到外延片到器件、模塊，我國已形成了較為完整的產品供應鏈。在襯底和外延片方面，我國部分企業已經能夠實現向國際大廠供貨，其中不乏意法半導體等全球車用半導體大廠。

對市場前景期待極高

碳化硅很“熱”，這幾乎是行業共識。新能源汽車的發展為國內碳化硅器件廠商發展車規級產品提供了難得機遇。由于碳化硅材料具備的載流子遷移率高、擊穿場強高等優點，碳化硅MOSFET在中低功率段的熱損耗遠低于硅基IGBT。也正是基于這個原因，各大半導體供應商對碳化硅MOSFET的市場前景抱有極高的期待。

基本半導體公司汽車行業總監文宇在接受《中國電子報》記者采訪時表示，預計到2025年，全國新能源汽車的年銷量將有望超過1000萬輛。其中估計將約有40%~50%的汽車使用碳化硅電機控制器。即，使用碳化硅功率模塊的汽車將達到400萬~500萬輛。

三安光電副總經理陳東坡同樣對碳化硅向汽車功率器件滲透抱有樂觀態度。他認為，碳化硅將在長續航里程的車型中實現優先滲透，因為長續航里程的車型的導入驅動力比較強。預計在2023-2024年，高于500公里續航里程的車型中將有80%~90%導入碳化硅器件。400公里~500公里續航里程的車型，預計將在2024年之后開始導入，這一類車整體滲透率將達到40%左右。對于400公里以下的這一類車型，預計2025年以后才會逐步跟進，而且這一類車型，整體滲透率也不會很高，預估在10%左右。

碳化硅模塊上車測試

整體看成本或不是問題

當前，限制碳化硅在車規級產品中應用的主要阻礙有人認為是成本太高。根據供應鏈企業報價，當前，一臺新能源汽車上使用的進口硅基IGBT模塊的價格約為1500~1700元。而碳化硅MOSFET功率模塊的價格則是硅基IGBT模塊的2.5~3倍。這相當于若要用碳化硅MOSFET模塊替換硅基IGBT模塊，每輛車將需要提高2200~3400元左右的成本。

對于這一數據文宇表示，碳化硅MOSFET模塊上車與硅基IGBT模塊所帶來的整車成本差距并不大。同一電壓平臺下，IGBT換成碳化硅MOSFET模塊，能夠實現整車3%~5%的效能提升，這就意味著在相同續航里程的車上，使用碳化硅MOSFET比使用硅基IGBT的車輛所需電池容量可以減少3%~5%，以400Km約60度電的車為例，大概可以少用3度電的電池，折算成電池成本約下降3000元左右，與碳化硅模塊的成本提升相近。這還不包括使用碳化硅之后在電線、散熱、體積等方面所帶來的成本下降。

車規級模塊生產基地

由此來看，碳化硅MOSFET也不會帶來整車成本上升。且隨著碳化硅MOSFET產量進一步增長，單片碳化硅價格將有望下降。

碳化硅“熱潮”要“冷觀”

縱使我國碳化硅產線較為完善，但在器件制備方面仍存在短板。文宇在接受《中國電子報》記者采訪時表示，我國企業和國外大廠使用的設備、原材料等差別不大。

在這樣的情況下，生產出來的芯片存在差距，主要是由生產工藝導致。基于碳化硅材料的特殊性，其制作難度很大程度上取決于所采用的工藝技術和水平。工藝的差距帶來了性能和可靠性方面的差距，這也是當前國產碳化硅功率半導體上車難度較大的原因之一。

缺乏相關工藝技術、專業人才，是當前我國發展車規級碳化硅功率器件所面臨的困境之一。此外，還受到我國集成電路全行業現階段發展阻礙的限制：高端設備、高性能材料的缺乏。

賽迪顧問高級分析師呂芃浩在接受《中國電子報》記者采訪時表示，當前正處于碳化硅晶圓片從6英寸向8英寸升級的過渡期。8英寸設備的供應對于國內企業來說將是個難關。此外，碳化硅制備過程中所需的高端材料，例如光刻膠、高純氣體，將依然存在依賴進口的問題。

投資市場的紅火體現了相關企業、各地政府對碳化硅產線的重視。然而綜覽全國，能夠發現我國車規級碳化硅功率器件、模塊的企業雖入局者眾多，但規模都不大，“小”“散”特征明顯。車規級碳化硅功率器件領域入局企業更是鳳毛麟角。

深圳大學微電子研究院院長、半導體制造研究院院長王序進表示，車規級產品相比消費級、工業級產品對可靠性、安全性要求更高，需要長期投入。在王序進看來，國內車規級芯片公司是“游擊隊”，而海外都是“集團軍”作戰。如果想要實現國內車規級功率半導體更廣泛的應用，需要對“游擊隊”進行整合，未來五年將是其整合期。

即便整個行業對車規級碳化硅市場前景看好，但也不建議廠商大批量投入。呂芃浩表示，畢竟當前車載碳化硅市場空間有限，整體來看，當前僅有十幾億到二十幾億的體量，需要緩慢釋放其市場潛能。

王序進亦表示，碳化硅功率器件的技術仍在演進過程中，中國企業達到國際領先水平較難，還需關注其中風險。

上下游之間要深度合作

面對我國車規級碳化硅功率半導體上車遇到的問題，文宇提出三點破局之道。

首先，繼續進行人才培養和儲備。要做成車規級碳化硅晶圓流片線和模塊封裝線，需要培養大量具備專業技能的人才。面對國內車規級碳化硅產品仍在繼續追趕海外大廠技術水平的情況，文宇認為，要想實現我國的碳化硅產業化，還需要引進大量的海外人才。

其次，要保證設備和原材料供應不受制約。在采用海外設備和原材料的同時，要加大國內生產、測試設備的開發和產業化應用及國內高性能襯底、外延材料的技術、質量和產能提升。

第三，產業上下游之間要深度合作。對于車規級產品來說，上車驗證是其一大關卡。若能盡早實現產品上下游合作，將能夠幫助碳化硅供應企業少走很多彎路。包括意法半導體、英飛凌、羅姆在內的國際車規級功率半導體企業，均與國內外車企建立有良好的伙伴關系。我國車企與碳化硅功率半導體企業的合作雖已開展，但仍需加大推進產業鏈上下游的合作更深入開展。

作者丨姬曉婷

編輯丨連曉東

美編丨馬利亞