“特斯拉，比亚迪等要点布局，碳化硅为啥越来越吃香？”

近两年来，碳化硅成为汽车业冉冉上升的新星，引起了汽车企业和技术提供者的重视和布局。 根据相关资料，特斯拉首先在model 3上推出意大利半导体24个碳化硅mosfet模块，然后丰田、本田、福特、大众等国外汽车企业，国内相继推出比亚迪、未来等使用碳化硅的方案，

在这样短的时间内，碳化硅为什么受到欢迎？ 碳化硅在汽车行业呈现出怎样的快速发展格局？

新能源汽车成为主驱动力

目前，随着新能源汽车的迅速发展，迄今为止被广泛使用的硅( si )类材料已接近业务温度、电压截止能力、正向导通压降、器件开关速度等物理极限，特别是在高频和高功率行业表现出了其局限性。 为此，需要新材料来代替。

作为第三代半导体材料的代表，碳化硅( sic )具有宽禁带宽度，高击穿电场、高热导率、高电子饱和速度和高抗辐射性，是高温、高频、大功率应用时极为理想的半导体材料。 另外，由于sic功率器件可以大幅降低电子设备的功耗，因此可以使新能源汽车的系统效率、轻量化、结构更紧密，有助于节约价格和提高续航距离。

据悉，在电气化车辆中，sic功率半导体主要用于驱动控制电机的逆变器、车载直流/直流转换器、车载充电器( obc )等。 “目前，电动汽车的主驱动线仍以igbt+硅frd为中心，但考虑到未来电动汽车需要更长的行驶距离、更短的充电时间和更高的电池容量，汽车半导体方面碳化硅无疑将成为未来的趋势。 ”一个领域的解体者说。 另外，车载充电器和充电站采用sic器件，可以逐一发挥高频、高温、高压三大特点，实现充电系统的高效化、小型化、高可靠性化。 据悉，目前全球20多家汽车制造商在车载充电系统中采用了sic功率器件。

图片来源:罗姆人

电气化的潮流已经不可逆转，在这一背景下碳化硅产业将迎来快速发展的风口。 据大公司cree称，到2022年，sic将在电动汽车市场空之间迅速增长到24亿美元，预计是全年车用sic整体收入( 700万美元)的342倍。

汽车产业链的强力配置

基于碳化硅在汽车领域的前景，近年来，除了半导体公司不断增加代码外，车和tier1技术提供者也相继展开了布局。

■大量的半导体制造商蜂拥而至

从全球sic设备开发参与者来看，目前以美国、欧洲和日本制造商为主。 其中，德国英飞凌、日本罗姆、美国科锐三家公司目前约占90%的sic市场份额，居三足鼎立之首。 吉卜赛人在盖乌斯汽车的采访中表示，与2019年度(截至2024年度3月31日)相比，截至2024年度3月31日)吉卜赛人的sic生产能力预计将提高5倍以上。 除了这三家公司外，意大利半导体、安森美等海外半导体公司也取得了良好的进展。

在庞大市场诉求的推动下，国内也出现了杨杰电子、基础半导体、株洲中车时代、三安集成、电科55所、一步驱动技术等优秀公司。

■汽车制造商的动向频繁

半导体公司疯狂的时候，汽车制造商也受不了，近年来频繁地运转。

据悉，丰田中央研发实验室和电装企业从1980年开始共同开发sic半导体材料，并于1980年正式发布了基于sic半导体器件的部件——新能源汽车中应用的动力控制单元( pcu )。

其他两大日系汽车企业本田、日产均与罗姆企业就hev/ev应用sic半导体技术进行了多年的合作研究。 本田和罗姆企业共同开发了采用sic半导体器件的高功率电源模块，转换器、逆变器的二极管和晶体管全部从硅器件改为sic器件。

大众集团于2019年与cree签署合作协议，通过功率模块供应，为未来汽车提供sic碳化硅类处理方案。

国内的汽车制造商开始在比亚迪汉ev模型中采用自主开发的sic mosfet (碳化硅功率MOSFET )。 预计到2023年，比亚迪将在旗下的电动汽车中，实现基于sic的汽车用功率半导体对硅基的全面替代。 2021年6月，第一个碳化硅( sic )电动驱动系统c样品离线，该sic电动驱动系统安装在et7上，可以更长时间地提供车辆的续航距离。

照片:将来火车

■第1层公司迅速发挥力量

除汽车企业外，许多tier 1公司近年来开始在碳化硅行业迅速发力。

博世宣布将于2019年开始碳化硅相关业务。 功率碳化硅半导体生产基地位于德国罗伊特林根，主要生产碳化硅晶片和mosfet。

博世碳化硅功率器件(照片来源:博世) )。

美孚( zf )最近宣布了一种新型的电气驱动产品，它是使用碳化硅功率芯片的电控和动力分离机构的三合一电气驱动系统。 该系统基于800v电压平台构建，预计2022年底前在国内量产。

博格华纳在2021年上海车展期间推出了800 v碳化硅逆变器。 该变频器具有双面散热能力，使变频器重量减少40%，整体尺寸缩小30%，功率密度提高25%。

博格华纳800v碳化硅控制器(照片来源:博格华纳( LAD Warner ) ) ( ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。

另外，横卷科技(原大陆集团动力总成业务群)宣布，年初将为现代汽车集团新型电动汽车平台量产800伏碳化硅逆变器。

从国内来看，2019年，华为旗下的哈勃科技投资有限企业投资参加了山东天岳先进材料科技有限企业，持股10%。 年12月，哈勃科学技术投资碳化硅外延晶片供应商韩天成，出资额超过977万元。

显然，在新能源车爆炸的今天，碳化硅已经成为国内外汽车产业布局的要点，无论是联合开发还是自主开发，都将碳化硅推向了技术浪潮的顶点。

有问题[/s2/]

从国内汽车场景来看，目前碳化硅前景良好，受到市场的支持，但在商业化进程中仍存在各种问题。

从技术上看，中科院电工研究所研究部主任温旭辉表示:“虽然汽车碳化硅控制器功率密度大幅上升，损耗明显下降，但高速开关引起的电磁干扰问题同样突出。 因为这种宽带电磁干扰预测和高密度电磁干扰滤波将是今后领域的研究重点之一”。 此外，芯片设计、芯片分选测试、模块封装、模块热管理、系统集成设计和模块测试等技术还需要突破难关。

从产业层面，从芯片和功率模块的设计到整车级的应用验证，这个链条还没有打通。 芯片公司缺乏整车层面的真正诉求分解和反馈，整车公司缺乏芯片层面的评价新闻。 此外，价格也是一大快速发展障碍。 英飞凌电源和传感系统事业部营销总监程文涛指出，碳化硅材料在加工过程中损失非常高，加工抛光后只剩下原来的1/3。 由于生产价格高、技术难度大，碳化硅器件的价格很高。

从市场上看，在碳化硅这条赛道上，尽管国内半导体公司已经取得了进展，但目前与国外还有一定的差距。 短板主要体现在四个方面。 第一，产业起步晚，很难跟上。 二是设计、开发、仿真、测试技术尚不成熟，封装等材料不成熟； 第三，从芯片设计到应用的链条不通； 第四，缺乏开放的公共研发服务平台和规范标准的支持。

另外，从全球供需关系来看，目前还没有要求提供sic产品。 中国是世界上最大的诉求市场，但国产供给能力不足。 在国产替代诉求和政策刺激下，国内sic公司承担着满足市场诉求的角色，期待龙头公司不断成长。