产业丨碳化硅将迎来爆发型增长

前言：

碳化硅最开始在生活中出现，可能是特斯拉宣布在Model3车型中使用碳化硅的功率器件。

随着近两年新能源汽车、光伏等行业迎来爆发性的表现，碳化硅赛道也引来资本市场的关注。

作者 | 方文图片来源 |  网 络  新能源与5G的基石

采用碳化硅材料的产品，与相同电气参数的产品比较，可缩小50%体积，降低80%能量损耗。

 

由于这些特性，世界各国对碳化硅材料非常重视，纷纷投入大量精力促进相关产业发展，国际上的各大半导体巨头也都投入巨资发展碳化硅器件。

 

近年来碳化硅功率器件在新能源汽车领域渗透率持续上升，是未来新能源、5G通信领域中SiC、GaN器件的重要原材料。

新能源汽车是增长最快市场

根据WolfSpeed预测，新能源汽车是SiC器件应用增长最快的市场，预计2022-2026年的市场规模从16亿美元到46亿美元，复合年增长率为30%。

 

目前，全球的碳化硅厂商也在积极寻求合作，纷纷与先进新能源汽车企业签订协议。

 

特斯拉Model3所采用的SiCMOSFET功率模块正是由意法半导体提供的，且后者与碳化硅领先企业Woifspeed签订了150mm碳化硅晶圆扩展协议，旨在为全球的SiC晶圆供给加码。

 

意法半导体还于2021年6月与雷诺集团达成战略合作，以提供用于电动和混合动力汽车的SiC功率器件供应，此举旨在降低汽车的电池成本、增加充电里程、缩短充电时间最终使成本降低近30%。

 

日本先进半导体制造商ROHM也于2021年9月与吉利汽车达成合作，后者将使用ROHM提供的SiC功率器件实现高效的逆变效率和充电性能，从而进一步提高用户体验。

 

WolfSpeed也为郑州宇通集团提供了1200V的SiC功率器件，后者交付的首辆电动客车采用了碳化硅解决方案。

实现高压快充的关键是通过增大电流或提升电压来提升充电功率，但由于最大的充电电流提升存在可预见的上限，所以只能靠提升电压。

 

800v高压平台将成为主要车厂的重点布局方向，几乎所有的车企规划中都已开始布局超级快充车型及相关技术研发。

 

华润微已实现第四代650V的SiC JBS产品研发，综合技术质量已达世界先进水平，同时其1200V的SiC MOSFET也已完成样品制造，预计将在未来两年内进行规模生产。

 

斯达半导体新增多个使用全SiC MOSFET模块的800V系统的主电机控制器项目定点，将对公司2023年-2029年SiC模块销售增长提供持续推动力。

 

士兰微同时也加快SiC MOSFET功率器件的研发，推出自产芯片的车用SiC功率模块。

 

露笑科技和斯达半导体也积极投入碳化硅器件生产，并广泛布局光伏业务。

太阳能光伏紧随其后

光伏新能源市场发展空间广阔，碳化硅材料仍有较大潜在空间。

 

而根据[十四五]规划要求，2025年要实现单位GDP能源消耗降低13.5%，光伏等新能源产业发展空间广阔。

 

2020年，全球光伏能源需求为130GW，乐观情况下预计2025年该项指标将到达330GW，以20.48%的CAGR快速增长。

 

目前，全球的光伏IGBT市场规模约为23亿元，碳化硅器件占比约为35%，该渗透率仍将继续增长。

 

碳化硅制造的高电压MOSFET具有优越的开关性能，其功能不受温度影响，由此能很好地在升温系统中保持稳定效力。

 

此外，SiC MOSFET也可以在具备高转换频率的同时，拥有99%以上的逆变效率。

 

因此，尽管碳化硅器件具有较高的制造成本，但其高导热率、高击穿电场、低损耗等特性，都使得光伏系统效率更高，从而进一步降低成本。

 

国内方面，三安集成也已完成SiC器件的量产平台打造，其首发产品1200V80m碳化硅MOSFET已实现了一系列性能和可靠性测试，可应用于光伏系统组成。

碳化硅充电桩市场

2020年我国主要以私人和交流充电桩为主，两者分别占比57.45%和61.67%，是碳化硅器件的主要应用方向。

 

我国充电桩数量仍然低于480万的预期规划，供不应求仍将推动充电桩数量迅速增长，从而创造巨大的市场需求并推动行业增长。

 

预计2025年中国新能源汽车保有量将突破2500万辆，则充电桩数量推算约为800万个，复合增长率将达到41.42%。

 

充电桩需求仍存在较大的增长空间，车桩比例仍将进一步趋近合理化，从而推动碳化硅市场的发展。

 

目前，ROHM已经推出了基于碳化硅的充电基础设施解决方案，从而应用于高效和小型化的大功率充电桩。

 

安森美也在开发用于直流充电桩的碳化硅功率器件和模块，希望构建更高功率的充电方式，并通过AC-DC和DC-DC级的升压转换器提高充电效率。

 

碳化硅器件龙头都在进行充电桩技术模块的研发，英飞凌、Wolf Speed、STM等公司都在积极进入碳化硅充电桩市场。

结尾：

SiC器件发展分为三个发展阶段：2019-2021年为初期，2022-2023年为拐点期，2024-2026年为爆发期。

 

SiC随着在新能源汽车、充电基础设施、5G基站、工业和能源等应用领域展开，需求迎来爆发增长。