近期,三安光電拿下38億碳化硅大單,結合此前理想和三安聯手布局碳化硅的舉措,可以很明顯看到,在新能源汽車快速放量下,碳化硅也迎來它的新時代。
新能源汽車作為碳化硅器件件最大的下游應用市場,受益于終端需求驅動,根據Yole數據顯示,2021年全球碳化硅功率器件市場規模約10.9億美元,其中汽車用碳化硅市場規模達6.9億美元,占比達63%。隨著碳化硅在新能源汽車滲透率快速提升,其市場規模也將不斷擴大。
具體看,SiC功率器件在新能源汽車中主要應用于主驅逆變器、OBC、DC/DC車載電源轉換器和大功率DC/DC充電器領域。隨著未來800V電壓平臺推出,在大功率,大電流條件下減少損耗、增大效率和減小器件尺寸,電機控制器的主驅逆變器將不可避免從硅基IGBT替換為SiC基MOS模塊,存量替代市場空間巨大。
從頭部主機廠的動態來看,自2018年特斯拉在Model3上規模化使用ST的碳化硅模組以來,行業龍頭的引領作用下,至2020年比亞迪的漢EV、2021年蔚來的ET5/7先后開始引入碳化硅功率器件,今年包括小鵬、現代、通用及奔馳等一批汽車主機廠逐漸規劃碳化硅產品的“上車”,行業迎來發黃金展期。
從整體市場布局看,目前碳化硅器件尤其是車用碳化硅功率器件市場主要由海外大廠掌控,包括ST(意法半導體)、Wolfspeed(科銳)、Infineon(英飛凌)、ROHM(羅姆)及ONSemi(安森美)等頭部IDM廠商深耕車用市場多年,跨足上游材料長晶到加工器件等產業鏈各環節,與各大車企及Tier1廠商合作緊密,市場優勢明顯。
國產廠商方面,車用SiC功率器件供應商主要有三安光電、比亞迪半導體、斯達半導、聞泰科技及基本半導體等集芯片設計、制造、封測為一體的IDM廠商,但由于技術積淀、起步較晚等多方面原因,其在在整體車規級市場占比較少。近年來,可以看到國內碳化硅IDM廠商也逐漸向集團式整合制造的結構發展,持續完善垂直整合布局,加大加大研發投入、擴產,不斷強化競爭力。
從企業上車情況來看,ST重點以特斯拉為主,產能供不應求;Infineon通過與大眾、現代及國內小鵬等車企合作,市場份額快速增長;Wolfspeed主要以上游襯底擴產為主,器件布局為輔;ROHM和ONSemi加大產業鏈布局,成效顯著;比亞迪半導體依托母公司需求,以自用為主,發展迅速;三安光電產線逐漸建成,產品處于規模送樣驗證階段;泰科天潤、斯達半導體及基本半導體等受限于良率及材料方面限制,尚處于起量階段。以上,緊缺料號的交貨期則更長。
華雄集團總裁李志華曾提出,包括ST、Infineon及ROHM等碳化硅模塊都已通過車規級認證,產品逐漸走向規模化生產和應用。反觀國內,主要量產應用的產品仍以碳化硅二極管為主,車規級碳化硅MOSFET、IGBT等估計到明年才能實現小批量量產,大規模上量有待觀察。
華雄集團相關負責人曾提到,在碳化硅器件方面,國產碳化硅二極管基本上水平和國外差距不大,但碳化硅MOSFET國內外差距還是有至少1-2代的差距;可靠性方面,國內廠家需要在推廣市場的過程中逐步積累相關經驗;產業鏈方面,國外廠家針對碳化硅的材料優勢,相關匹配的產業鏈都做了對應的優化設計,使之能更加契合的體現碳化硅的材料優勢。總的來看,國內該領域仍處于后發追趕階段。