SiC已成汽車新賣點，未來5年價格有望降至IGBT 3倍以內

功率器件作為汽車電動化的重要增量器件，近年來受益下游市場景氣快速增長，其中，IGBT與SiC分別作為第二代、第三代功率器件的代表，兩者的上車之爭從未停歇，相比IGBT，SiC在寬禁帶、擊穿電場、熱導率以及工作溫度等方面擁有明顯優勢，取代IGBT似乎正成為新趨勢，部分有實力的主機廠已在同時布局IGBT與SiC車型。

不過SiC也存在一些不足，“單講技術的話，我們可以在實驗室研究很先進的技術、很先進的材料，但從做生意的角度看，撇開成本是沒法談（SiC）商業前景及未來市場，成本太高是無法落地的。”翠展微電子內部人士，“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候才會普及，我們預計，SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右，整個SiC電驅系統的價值才能得到提升。”

SiC上車提速

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

據PSIC論壇披露數據，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60%以上。業內人士認為，IGBT換成SiC可以提高3-8%的逆變器效率，“未來SiC將會替代IGBT，這是發展趨勢。”威睿電動項目總工劉波也表示，采用SiC器件的車型能獲得3%-5%的續航里程提升。

需指出的是，電動汽車的快充以及長續航需求也在推進SiC器件加快發展。補能時間長、里程焦慮仍是目前影響電動車消費的因素之一，由于IGBT耐壓能力相對有限，主流快充平臺電壓多為400V，要實現更短時間完成補能，800V、1200V充電平臺已成為新的研究與應用方向，而SiC更強的耐壓能力，正讓其成為未來高壓充電平臺的新選擇。

市場分析咨詢機構Yole認為，在電動車市場的強勁驅動下，未來幾年SiC市場呈現高增長趨勢，SiC器件市場規模也將從2021年的10億美元增長至2027年的70億美元，并帶動SiC產業鏈企業迎來營收的高增長期。

據了解，目前已有特斯拉Model 3、比亞迪漢、蔚來ES7/ET7/ET5、小鵬G9、Smart精靈、五菱凱捷混合動力版和五菱星辰混動版等車型在使用或嘗試采用SiC器件，在逆變器、車載充電機（OBC）、DC/DC轉換器等部件中得到應用。三安光電副總經理陳東坡認為，2023年－2024年，長續航里程車型基本都會導入SiC器件，滲透率或將達40%。

受益市場景氣驅動，國內SiC產業鏈企業近年來不斷加大技術及市場布局，進入2022年以來，SiC領域相關市場動態明顯增多，其中，環旭電子SiC逆變器已開始量產出貨；威睿電動所發布的200kW SiC電驅動總成已于6月21日下線；比亞迪半導體推出全新1200V 1040A SiC功率模塊；芯塔電子完成數千萬元天使輪融資，發力車規級SiC MOSFET國產化；芯粵能加快推進24萬片6英寸和24萬片8英寸SiC晶圓芯片項目，預計明年5月底投產；主攻動力電池的寧德時代也以投資重投天科的方式進入SiC領域；華潤微、三安光電、斯達半導、欣銳科技、東尼電子、新潔能等企業同樣在加快SiC相關技術及產品儲備。

成本過高仍是最大阻力

事實上，SiC在半導體領域的應用可追溯到上世紀中葉，而Cree自1987年成立以來，一直在推動SiC功率器件技術的發展，但相較Si基產品來說，SiC發展始終較為緩慢。

Si基是目前半導體領域成熟且高效的材料，擁有成熟的商業環境以及齊全的產業配套，帶來了較低的使用成本。有研硅招股書顯示，2021年6英寸、8英寸Si基拋光片的價格大約分別為89元/片、210元/片；而SiC襯底價格高昂，Wolfspeed等多方機構數據顯示，4吋SiC襯底的價格在2000-3000元/片，6吋價格則在6000元－8000元/片，相同尺寸下，SiC襯底的價格是Si基拋光片的30倍，且全球約7成SiC襯底產能掌控在Cree手中。

即便單片SiC襯底可以制造更多芯片，但生產為成品后，SiC器件的價格也比IGBT高出很多，業內人士表示，“SiC MOSFET價格是同級別IGBT的8倍以上，成本過高，是造成SiC推廣難的重要原因。”翠展微電子內部人士也持相同觀點，其認為，“單講技術的話，我們可以在實驗室研究很先進的技術、很先進的材料，但從做生意的角度看，撇開成本是沒法談（SiC）商業前景及未來市場，成本太高是無法落地的。”

公開資料顯示，目前純電動汽車中，電池成本最高，約占整車成本的40%；其次為IGBT，成本占比約為8%，如果全部采用SiC材料，單車的功率器件成本將與電池相當，“這對主機廠來說，是很難承受的成本壓力。”業內人士表示。

翠展微電子內部人士進一步分析認為，“SiC不適于所有車型，對長續航的中高端車型來說，SiC有上車機會，目前選配SiC器件的車型，基本都是25萬元以上的汽車，大部分價格在40萬元左右。部分A級國產車為了增加賣點也會選用SiC上車。而在A00、A0等車型上，幾乎不會選用SiC，而是選用IGBT。”

據了解，即便是使用IGBT，主機廠也在極盡所能壓縮成本，五菱宏光MINI EV作為A00級新能源汽車代表，主打高性價比，日本名古屋大學一份拆解報告顯示，為了降低IGBT成本支出，該車省去了動能回收裝置，以此減少IGBT使用量，同時采用的是工業級IGBT，而非車規級產品；并在散熱裝置上采用風冷而非主流的水冷方案，從而降低整車IGBT使用成本。

顯然，對經濟車型來說，并不適于選用成本高昂的SiC器件，即便是中高端車型，也并非全車選用SiC，而是部分選用，業內專家也表示，“不能簡單地認為SiC比IGBT更高級，兩者是并存的關系，SiC取代IGBT取決于成本結構，這需要一個過程。”

未來隨著成本持續下降，翠展微電子內部人士認為，“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候才會普及，我們預計，SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右，整個SiC電驅系統的價值才能得到提升。”據了解，2016年SiC單管市場價格約為110元/顆，目前已下降至約50元/顆，業內人士表示，“根據過去幾年的價格趨勢，SiC大概需要5年價格會下降一半；后續產能上來，這個價格降幅會加快，預計還需要4-5年的時間，相同規格的SiC價格可以降到IGBT的3倍以內。”

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