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2023碳化硅产业趋势:未来五到十年供应都会紧缺?国产SiC能成功上主驱吗?

2023-01-24
来源:梁浩斌

电子发烧友网报道(文/梁浩斌)进入2023年的第一个月,碳化硅产业链就迎来不少好消息。国内多家碳化硅产业链企业获得新的融资,多个碳化硅上下游的项目有了新进展,国内碳化硅全产业链都在春节前加速突破。

在过去一年里,得益于新能源汽车市场的加速扩张,碳化硅上车的节奏明显加快,搭载碳化硅电机驱动模块,或是碳化硅OBC的新车型陆续上市,比如蔚来ET5/7、SMART精灵、小鹏G9、比亚迪海豹等车型在电机驱动部分采用了碳化硅器件,而搭载碳化硅OBC的车型就更多了。

与此同时,下游需求还在以极高的速度增长,随着电动汽车逐步开始推广800V平台,需求量还将持续高涨。因此当前碳化硅在电动汽车上的应用,关键还是产能和供应的限制。

上下游产能持续扩张

刚刚踏入2023年,碳化硅产业大举扩张的氛围继续得到延续。在融资方面,12月30日,开弦资本宣布成功参与SiC功率器件研发生产商宽能半导体A轮股权投资。据了解,宽能半导体成立于2021年11月,深耕功率半导体器件代工领域,为国内外半导体设计公司和IDM厂商提供高良率、高品质且具竞争力的产品。该公司去年与南京浦口经开区签约,落户总投资20亿元的硅基以及碳化硅晶圆代工项目。

1月9日,功率器件设计与封装制造厂商芯长征科技完成了数亿元D轮融资,由国寿股权公司领投,锦浪科技、申万宏源、TCL创投、国汽投资、七晟资本等跟投,老股东晨道资本、云晖资本、中车资本、高榕资本、芯动能投资、达泰资本、南曦创投等追加投资。据称资金将用于进一步加大在汽车和新能源等领域的研发投入及产能扩充,为客户提供更优质的产品和服务。

1月12日,车规级SiC功率MOS厂商爱仕特宣布武岳峰资本武平总领投爱仕特A+轮融资,国家开发银行、中信建投、瑞芯资本、珠海华发集团、香港郑氏集团、南通市政府、善金资本、产业资本上汽恒旭等相关或关联机构跟投,共计融资超过 3 亿元人民币。

1月13日,乾晶半导体宣布公司近期完成了亿元Pre-A轮融资,投资机构包括元禾原点、紫金港资本,衢州市国资信安资本和洋哲晨资产等。乾晶半导体表示,本轮融资将用于公司碳化硅衬底的批量生产。

而海外碳化硅大厂年底也对2023年进行了预测,纷纷调高营收指引,并强调了持续扩产的方向。

近期罗姆在一场行业会议上预测,2023年开始,电机控制器中的SiC比率将会迅速上升,渗透率将会从2022年的9%增长到25%。预计到2025年,SiC在电机控制器中的渗透率将高达40%。同时,为了缓解车企的缺芯难题,罗姆表示将大幅扩产,在2025年之前讲生产线或产能方面的投资增加3倍左右,总投资金额扩大到1700亿日元,产能提升至2021年的6倍。

Resonac(昭和电工在2023年1月1日与昭和电工材料合并转型后的新公司)近日表示,将在2026年之前,将用于下一代功率半导体的材料的产量提高到目前产量的五倍。1月12日Resonac还与英飞凌签订了新的多年期协议,这份协议扩展了2021年签署的现有150mm SiC晶圆协议,当时英飞凌计划在十年内扩大其SiC产量以达到30%市场份额。

安森美也在近期表示,未来五到十年,碳化硅市场还会是较为紧缺的状况,不会出现产能过剩的情况。公司CEO透露,2022-2023年在碳化硅方面的资本支出会达到总收入的12%-20%,其中75%-80%用于碳化硅产能扩张。 ST同样强调了汽车市场对SiC的需求高涨,他们表示,现在的新车只要有可以用SiC器件的地方,就不会用传统的功率器件。公司表示未来五年内在扩产方面的投资金额约为7.3亿欧元,其中在意大利建设的SiC衬底项目年产将超过37万片,有望实现40%SiC衬底的自主供应。 而回顾去年一整年,国内更是有更多SiC扩产项目落地,涵盖衬底、外延、器件制造、封装、模块等全产业链,其中有不少在2023年内能够投入使用。所以2023年,随着产能的持续扩张,我们在终端产品上也会更多地看到SiC器件在电动汽车等领域上的应用,市场规模会迎来更大的增长。

汽车仍会是最大的增长市场,国内厂商加速上车

毫无疑问,从海外大厂以及业内的各方面反馈来看,电动汽车将会是SiC产业最大的应用市场。

当前从目前的供应情况来看,车规级SiC MOSFET主要由英飞凌、ST、罗姆三家供应,供不应求现象较为严重。另一方面来说,国内也有不少SiC器件厂商推出了车规级SiC MOSFET产品,但目前已经在电动汽车上大量出货的国产SiC器件厂商以及产品却还很罕见。

中国发展碳化硅等第三代半导体产业,在技术上有一个巨大的优势,就是相比于硅基集成电路产业链,SiC由于应用于功率半导体为主,对制程的需求很低,整个产业链自主化程度可以做到很高。

而在市场上,中国则拥有SiC产业发展的最佳土壤。中国电动汽车产业在全球无疑处于领先地位,与此同时,中国还是最大的汽车市场以及汽车生产国。而目前全球汽车产业正在从燃油车往电动汽车转移,电动汽车也正在从400V到800V的高压架构发展。

在一系列市场需求的转变下,SiC对电动汽车的能量利用效率、充电速度、电机功率等都带来巨大的提升。东芝的试验数据显示,碳化硅基 MOSFET 在相同环境下,对比同规格硅基 IGBT 的能量损失减少66%,主要来自于开关损耗的大幅减少。

相同规格的碳化硅基 MOSFET 与硅基 MOSFET 相比,其尺寸可大幅减小至原来的1/10,导通电阻可至少降低至原来的 1/100。 而这些数据转化成为续航里程,在城市工况下主驱采用SiC器件的电动汽车,要比采用IGBT的电动汽车续航里程多5%-10%。所以自2017年特斯拉首次将SiC器件应用到主驱逆变器上,截至今年,比亚迪、吉利、蔚来、小鹏、现代等多家车企都已经推出采用SiC模块的车型。随着电动汽车的市占率不断提高,SiC成本下降以及产能的持续爬升,未来无论是800V还是400V平台的电动汽车都会陆续应用到SiC。 但另一方面,这对于中国庞大的汽车产业来说,也是本土SiC行业发展并抢占市场份额的良机。

据一些业内人士的反馈,在考虑到车企新车研发周期、以及国内产能扩张速度,2023年,将会是国内SiC产业进入汽车市场的一个关键节点,2025年前后就能见到国产SiC MOSFET在汽车上的大规模落地了。




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