【本田气囊电阻怎么看】系统成本或两年内追赶硅基IGBT，碳化硅MOS新能源车背后有第二波需求浪潮。

作为第三代半导体材料的典型代表，碳化硅(SiC)被认为是电力半导体行业进步的主要方向。新能源汽车是碳化硅电力装置的主要应用场景，电力装置也是汽车电动化的主要增加量。

特斯拉首先在Model3上集成了前碳化硅模块，上碳化硅& amp# 039；第一次吃螃蟹的人& amp# 039；变成了。接着，海外汽车企业丰田、本田、福特、大众等陆续宣布，将通过国内比亚迪、威来等引进碳化硅方案。

宁德市时代(300750。SZ)也在关注碳化硅这条赛道。最近有消息称，深圳市财投天科半导体有限公司新建宁德市时代等多家股东在宁德市时代出资1.5亿韩元，占6.82%。此前，宁德市时期，天科合达天乐先进(688234)。投资了SH)等碳化硅企业。

目前业界正在讨论碳化硅MOSFET代替硅基IGBT的趋势。但是专注于碳化硅电力设备领域的三国和董事长杨升升在第一次财经采访中表示& ampquot实际上不能说是替代。碳化硅MOSFET是对硅基IGBT的补充& ampquot说了。MOSFET是功率效应晶体管，IGBT是绝缘栅双极型晶体管，两者都属于功率半导体。

卓越的性能、降低的成本

碳化硅的优越性能是碳化硅快速发展的底层逻辑之一。

与硅相比，碳化硅具有10倍的屈服电场强度、3倍的禁带、2倍的极端工作温度和2倍以上的饱和电子漂移率。同时，碳化硅具有导热率的3倍，这意味着比硅有3倍的冷却能力。

高饱和漂移速度可以减少阻力和能量损失，达到体积缩小的效果。

相同规格的碳化硅MOSFET和硅基MOSFET，电阻减少到后一种的1/200，大小减少到1/10。相同规格的碳化硅MOSFET和硅基IGBT的逆变器总能量损失小于后者的四分之一。

对于罗姆设计的碳化硅逆变器，使用整个碳化硅模块后，主逆变器的大小减少了43%，重量减少了6公斤。

这些优点为碳化硅材料用于电力半导体、光伏逆变器、高频器件提供了有力的支撑。杨振升表示，硅基IGBT针对电高压领域，耐高温高压性能低于碳化硅MOSFET，随着对电高压电流需求的增加，碳化硅MOSFET的优点也更加突出。

但是光材料性能是不够的。对企业来说，碳化硅商业前景面临的最直接的问题之一是成本。这也是目前讨论碳化硅MOSFET代替硅基IGBT最多的话题。

& ampquot碳化硅晶体管带来了更大的价值，但仍面临技术和商业挑战。& ampquot三安光电董事长特别助理、北京三安光电公司总经理陈少亮表示，由于材料基板方面硅基板生产效率低，成本远高于硅芯片，加上后期的外延、芯片制造、零部件包装等低成品率，碳化硅零部件价格居高不下。(威廉莎士比亚、硅、硅、硅、硅、硅、硅、硅)& ampquot据业界预测，目前大规模化的价格是硅基IGBT的3-5倍。& ampquot

但是碳化硅MOSFET的成本一直在下降。另一方面，随着市长/市场规模的扩大，产业具有规模效应，各部分的成本自然下降，同时可以吸引更多的投资扩大生产能力。& ampquot成本下降的最大部分来自基板和外延。此外，随着生产能力的扩大，代理成本也会下降。& ampquot杨振升对第一财经进行了曝光。

另一方面，碳化硅的卓越性能也会导致周围成本的下降。& ampquot总的来说，使用碳化硅MOSFET的系统比使用IGBT增加了约10%，随着碳化硅材料的价格进一步下跌，预计明年将基本相似。& ampquot

杨升升对第一财经& ampquot由于价格优势，IGBT的原始市场仍然存在& ampquot说了。从另一个角度来看，强调性能、效率和体积的应用程序(包括新能源汽车、风光存储等)应优先使用碳化硅MOSFET，如果不在意这些指标，更注重成本的应用程序将使用IGBT。& ampquot

产量低，扩张困难，需求增加

事实上，碳化硅的发展仍然面临着产量低、碳化硅衬底制备条件苛刻、速度慢等问题。陈小亮表示，在实际应用中，碳化硅MOSFET制造工艺的高质量、低界面状态下的栅格界面调节技术仍需加强，大量制造技术和成品率也需要进一步提高。

首先，碳化硅的晶型最多有200多种，要生成所需的单晶型(主流是4H晶型)，需要非常精确的控制。与此同时，碳化硅衬底是Moss硬度为9.2的高硬度脆性材料，在加工过程中容易出现断裂问题，加工完成的衬底容易出现翘曲等质量问题。

第二，碳化硅晶体棒必须在2500高温下生产，硅晶体只需要1500，因此需要特殊的单晶炉。生产周期方面，碳化硅晶体棒约7 ~ 10天，长度约2厘米，硅晶体棒3~4天就能生长，长度达2米。

天乐善真珠署表示，2018-2020年和2021年上半年，公司的结晶峰收率分别为41%、38.57%、50.73%、49.90%，基板收率分别为72.61%、75.15%和70%

杨振升认为，碳化硅目前发展的痛点主要在于规模迅速扩大。& ampquot去年约为10亿美元，但预计未来2 ~ 3年将增长到约6 ~ 70亿美元，这一过程对产业界构成了沉重的负担。因为每个环节都不增产。

是一时就能扩出来的，需要很多的人才和资金的投入。”

而对于碳化硅的未来，业内也看法不一。

陈昭亮表示，“从应用端来看，碳化硅MOSFET落地的时间非常短，从碳化硅落地和整车层面的应用这一链条尚未打通，一些诸如短路耐受时间等指标没有得到足够多的验证，碳化硅MOSFET在车载领域的稳定性和寿命等指标还需要时间和实践验证。”

北京三安光电副总经理陈东坡则认为，2023-2024年，长续航里程车型基本都会导入碳化硅器件，渗透率或将达40%。

中国电机工程学会电力系统电力电子器件专委会主任委员邱宇峰对碳化硅的未来似乎更加乐观，“碳化硅产业会有两波应用浪潮，第一波在电动汽车领域，第二波在电网领域，而未来电网的需求将比新能源汽车更大。”

Yole预计，2019年碳化硅功率器件的市场规模为5.41亿美元，2025年将增长至25.62亿美元，年复合增长率（CAGR）约30%。

杨承晋则表示，从新能源来看，碳化硅MOSFET和硅基IGBT的需求都在增长，只是增长率不一样，IGBT增长率很高，碳化硅MOSFET更高，二者比翼齐飞。

产业链衬底环节价值量最大

据Yole，车用碳化硅需求占全行业的60%，其他代表性行业，光伏、储能、充电基建、电源、轨交等对碳化硅的需求占40%，由此推算，2025全球需要6英寸碳化硅晶圆保守估计365万片，碳化硅产能缺口将达到123万片，乐观情形下需求可达728万片，碳化硅产能缺口达到468万片，全球碳化硅衬底与晶圆将出现供不应求的局面。

从产业链来看，碳化硅产业链包括上游衬底和外延环节、中游器件和模块制造环节，以及下游的应用环节。其中衬底的制造是产业链技术壁垒最高、价值量最大环节，价值量占比47%，是未来碳化硅大规模产业化推进的核心；外延环节价值量占23%；器件制造（包括设计+制造+封装）价值量占比约20%。

根据Yole数据，2020年上半年，美国科锐公司（Wolfspeed）在碳化硅衬底市场（半绝缘和导电型）的市占率达到45%以上，国内龙头天科合达和天岳先进的合计市场份额不到10%，前者主要产品为导电型衬底，后者主要产品为高纯半绝缘衬底。

天岳先进临港工厂募投一期项目于2021年开工，预计于2022年三季度实现投产，2026年达到30万片/年设计产能，主要生产6英寸导电型碳化硅衬底。2022年4月，公司披露通过16949车规认证。

此外，三安光电（600703.SH）打造了国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合（IDM）产业链，完成了碳化硅全产业链的建设，包括长晶衬体制作、外延生长、芯片制作、封装等环节，目前累计客户已超过200多家。

2021年湖南三安半导体正式点亮投产，其总投资达到160亿元，拥有覆盖碳化硅晶体生长到功率器件封测的全产业链生产的能力，点亮后湖南三安月产能达到30000片6英寸碳化硅晶圆，预计将实现年销售收入120亿元。

晶盛机电（300316.SZ）年产40万片碳化硅半导体材料项目2021年底已在银川成功签约。公司已与客户A形成采购意向，2022-2025年将优先向其提供碳化硅衬底合计不低于23万片，客户A在满足同等技术、价格前提下，优先采购公司碳化硅衬底产品。

露笑科技（002617.SZ）现有112台6英寸碳化硅长晶炉完成安装调试，碳化硅衬底已形成销售，预计2022年6月底前将有224台长晶炉投入生产，对应约10万片年产能。

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