SiC已成汽車(chē)新賣(mài)點(diǎn)，未來(lái)5年價(jià)格有望降至IGBT 3倍以?xún)?nèi)

功率器件作為汽車(chē)電動(dòng)化的重要增量器件，近年來(lái)受益下游市場(chǎng)景氣快速增長(zhǎng)，其中，IGBT與SiC分別作為第二代、第三代功率器件的代表，兩者的上車(chē)之爭(zhēng)從未停歇，相比IGBT，SiC在寬禁帶、擊穿電場(chǎng)、熱導(dǎo)率以及工作溫度等方面擁有明顯優(yōu)勢(shì)，取代IGBT似乎正成為新趨勢(shì)，部分有實(shí)力的主機(jī)廠已在同時(shí)布局IGBT與SiC車(chē)型。

不過(guò)SiC也存在一些不足，“單講技術(shù)的話，我們可以在實(shí)驗(yàn)室研究很先進(jìn)的技術(shù)、很先進(jìn)的材料，但從做生意的角度看，撇開(kāi)成本是沒(méi)法談（SiC）商業(yè)前景及未來(lái)市場(chǎng)，成本太高是無(wú)法落地的?！贝湔刮㈦娮觾?nèi)部人士，“SiC的材料性能比Si基更好，要等它的成本下降到足夠低的時(shí)候才會(huì)普及，我們預(yù)計(jì)，SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右，整個(gè)SiC電驅(qū)系統(tǒng)的價(jià)值才能得到提升?！?/p>

SiC上車(chē)提速

SiC為第三代半導(dǎo)體代表之一，在寬禁帶、擊穿電場(chǎng)、熱導(dǎo)率以及工作溫度等4大關(guān)鍵指標(biāo)上較Si基材料具有明顯優(yōu)勢(shì)，英飛凌認(rèn)為，SiC的禁帶比Si大3倍，可轉(zhuǎn)化為10倍的擊穿電場(chǎng)；熱導(dǎo)率也是Si的3倍，支持200℃高溫工作，而Si為150℃，SiC更適于在車(chē)載等惡劣環(huán)境下工作，因此，SiC被認(rèn)為是功率器件中Si的極佳替代材料。

據(jù)PSIC論壇披露數(shù)據(jù)，與IGBT相比，SiC器件體積可縮小到IGBT的1/3以上，重量也可減少40%以上，且不同工況下SiC功耗降幅達(dá)60%以上。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，IGBT換成SiC可以提高3-8%的逆變器效率，“未來(lái)SiC將會(huì)替代IGBT，這是發(fā)展趨勢(shì)?！蓖ｋ妱?dòng)項(xiàng)目總工劉波也表示，采用SiC器件的車(chē)型能獲得3%-5%的續(xù)航里程提升。

需指出的是，電動(dòng)汽車(chē)的快充以及長(zhǎng)續(xù)航需求也在推進(jìn)SiC器件加快發(fā)展。補(bǔ)能時(shí)間長(zhǎng)、里程焦慮仍是目前影響電動(dòng)車(chē)消費(fèi)的因素之一，由于IGBT耐壓能力相對(duì)有限，主流快充平臺(tái)電壓多為400V，要實(shí)現(xiàn)更短時(shí)間完成補(bǔ)能，800V、1200V充電平臺(tái)已成為新的研究與應(yīng)用方向，而SiC更強(qiáng)的耐壓能力，正讓其成為未來(lái)高壓充電平臺(tái)的新選擇。

市場(chǎng)分析咨詢(xún)機(jī)構(gòu)Yole認(rèn)為，在電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)的強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng)下，未來(lái)幾年SiC市場(chǎng)呈現(xiàn)高增長(zhǎng)趨勢(shì)，SiC器件市場(chǎng)規(guī)模也將從2021年的10億美元增長(zhǎng)至2027年的70億美元，并帶動(dòng)SiC產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)迎來(lái)營(yíng)收的高增長(zhǎng)期。

據(jù)了解，目前已有特斯拉Model 3、比亞迪漢、蔚來(lái)ES7/ET7/ET5、小鵬G9、Smart精靈、五菱凱捷混合動(dòng)力版和五菱星辰混動(dòng)版等車(chē)型在使用或嘗試采用SiC器件，在逆變器、車(chē)載充電機(jī)（OBC）、DC/DC轉(zhuǎn)換器等部件中得到應(yīng)用。三安光電副總經(jīng)理陳東坡認(rèn)為，2023年－2024年，長(zhǎng)續(xù)航里程車(chē)型基本都會(huì)導(dǎo)入SiC器件，滲透率或?qū)⑦_(dá)40%。

受益市場(chǎng)景氣驅(qū)動(dòng)，國(guó)內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)近年來(lái)不斷加大技術(shù)及市場(chǎng)布局，進(jìn)入2022年以來(lái)，SiC領(lǐng)域相關(guān)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)明顯增多，其中，環(huán)旭電子SiC逆變器已開(kāi)始量產(chǎn)出貨；威睿電動(dòng)所發(fā)布的200kW SiC電驅(qū)動(dòng)總成已于6月21日下線；比亞迪半導(dǎo)體推出全新1200V 1040A SiC功率模塊；芯塔電子完成數(shù)千萬(wàn)元天使輪融資，發(fā)力車(chē)規(guī)級(jí)SiC MOSFET國(guó)產(chǎn)化；芯粵能加快推進(jìn)24萬(wàn)片6英寸和24萬(wàn)片8英寸SiC晶圓芯片項(xiàng)目，預(yù)計(jì)明年5月底投產(chǎn)；主攻動(dòng)力電池的寧德時(shí)代也以投資重投天科的方式進(jìn)入SiC領(lǐng)域；華潤(rùn)微、三安光電、斯達(dá)半導(dǎo)、欣銳科技、東尼電子、新潔能等企業(yè)同樣在加快SiC相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品儲(chǔ)備。

成本過(guò)高仍是最大阻力

事實(shí)上，SiC在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用可追溯到上世紀(jì)中葉，而Cree自1987年成立以來(lái)，一直在推動(dòng)SiC功率器件技術(shù)的發(fā)展，但相較Si基產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，SiC發(fā)展始終較為緩慢。

Si基是目前半導(dǎo)體領(lǐng)域成熟且高效的材料，擁有成熟的商業(yè)環(huán)境以及齊全的產(chǎn)業(yè)配套，帶來(lái)了較低的使用成本。有研硅招股書(shū)顯示，2021年6英寸、8英寸Si基拋光片的價(jià)格大約分別為89元/片、210元/片；而SiC襯底價(jià)格高昂，Wolfspeed等多方機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，4吋SiC襯底的價(jià)格在2000-3000元/片，6吋價(jià)格則在6000元－8000元/片，相同尺寸下，SiC襯底的價(jià)格是Si基拋光片的30倍，且全球約7成SiC襯底產(chǎn)能掌控在Cree手中。

即便單片SiC襯底可以制造更多芯片，但生產(chǎn)為成品后，SiC器件的價(jià)格也比IGBT高出很多，業(yè)內(nèi)人士表示，“SiC MOSFET價(jià)格是同級(jí)別IGBT的8倍以上，成本過(guò)高，是造成SiC推廣難的重要原因?！贝湔刮㈦娮觾?nèi)部人士也持相同觀點(diǎn)，其認(rèn)為，“單講技術(shù)的話，我們可以在實(shí)驗(yàn)室研究很先進(jìn)的技術(shù)、很先進(jìn)的材料，但從做生意的角度看，撇開(kāi)成本是沒(méi)法談（SiC）商業(yè)前景及未來(lái)市場(chǎng)，成本太高是無(wú)法落地的?！?/p>

公開(kāi)資料顯示，目前純電動(dòng)汽車(chē)中，電池成本最高，約占整車(chē)成本的40%；其次為IGBT，成本占比約為8%，如果全部采用SiC材料，單車(chē)的功率器件成本將與電池相當(dāng)，“這對(duì)主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，是很難承受的成本壓力?！睒I(yè)內(nèi)人士表示。

翠展微電子內(nèi)部人士進(jìn)一步分析認(rèn)為，“SiC不適于所有車(chē)型，對(duì)長(zhǎng)續(xù)航的中高端車(chē)型來(lái)說(shuō)，SiC有上車(chē)機(jī)會(huì)，目前選配SiC器件的車(chē)型，基本都是25萬(wàn)元以上的汽車(chē)，大部分價(jià)格在40萬(wàn)元左右。部分A級(jí)國(guó)產(chǎn)車(chē)為了增加賣(mài)點(diǎn)也會(huì)選用SiC上車(chē)。而在A00、A0等車(chē)型上，幾乎不會(huì)選用SiC，而是選用IGBT。”

據(jù)了解，即便是使用IGBT，主機(jī)廠也在極盡所能壓縮成本，五菱宏光MINI EV作為A00級(jí)新能源汽車(chē)代表，主打高性?xún)r(jià)比，日本名古屋大學(xué)一份拆解報(bào)告顯示，為了降低IGBT成本支出，該車(chē)省去了動(dòng)能回收裝置，以此減少I(mǎi)GBT使用量，同時(shí)采用的是工業(yè)級(jí)IGBT，而非車(chē)規(guī)級(jí)產(chǎn)品；并在散熱裝置上采用風(fēng)冷而非主流的水冷方案，從而降低整車(chē)IGBT使用成本。

顯然，對(duì)經(jīng)濟(jì)車(chē)型來(lái)說(shuō)，并不適于選用成本高昂的SiC器件，即便是中高端車(chē)型，也并非全車(chē)選用SiC，而是部分選用，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家也表示，“不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為SiC比IGBT更高級(jí)，兩者是并存的關(guān)系，SiC取代IGBT取決于成本結(jié)構(gòu)，這需要一個(gè)過(guò)程。”

未來(lái)隨著成本持續(xù)下降，翠展微電子內(nèi)部人士認(rèn)為，“SiC的材料性能比Si基更好，要等它的成本下降到足夠低的時(shí)候才會(huì)普及，我們預(yù)計(jì)，SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右，整個(gè)SiC電驅(qū)系統(tǒng)的價(jià)值才能得到提升。”據(jù)了解，2016年SiC單管市場(chǎng)價(jià)格約為110元/顆，目前已下降至約50元/顆，業(yè)內(nèi)人士表示，“根據(jù)過(guò)去幾年的價(jià)格趨勢(shì)，SiC大概需要5年價(jià)格會(huì)下降一半；后續(xù)產(chǎn)能上來(lái)，這個(gè)價(jià)格降幅會(huì)加快，預(yù)計(jì)還需要4-5年的時(shí)間，相同規(guī)格的SiC價(jià)格可以降到IGBT的3倍以?xún)?nèi)?！?/p>

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