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SiC已成汽车新卖点，未来5年价格有望降至IGBT 3倍以内

发布人：旺材芯片时间：2022-07-04 来源：工程师

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来源：爱集微APP

翠展微电子内部人士认为，“SiC的材料性能比Si基更好，要等它的成本下降到足够低的时候才会普及，我们预计，SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右，整个系统的成本也会降下来。”

作者｜Andy 校对｜日新

集微网消息，功率器件作为汽车电动化的重要增量器件，近年来受益下游市场景气快速增长，其中，IGBT与SiC分别作为第二代、第三代功率器件的代表，两者的上车之争从未停歇，相比IGBT，SiC在宽禁带、击穿电场、热导率以及工作温度等方面拥有明显优势，取代IGBT似乎正成为新趋势，部分有实力的主机厂已在同时布局IGBT与SiC车型。
不过SiC也存在一些不足，“单讲技术的话，我们可以在实验室研究很先进的技术、很先进的材料，但从做生意的角度看，撇开成本是没法谈（SiC）商业前景及未来市场，成本太高是无法落地的。”翠展微电子内部人士，“SiC的材料性能比Si基更好，要等它的成本下降到足够低的时候才会普及，我们预计，SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右，整个SiC电驱系统的价值才能得到提升。”SiC上车提速SiC为第三代半导体代表之一，在宽禁带、击穿电场、热导率以及工作温度等4大关键指标上较Si基材料具有明显优势，英飞凌认为，SiC的禁带比Si大3倍，可转化为10倍的击穿电场；热导率也是Si的3倍，支持200℃高温工作，而Si为150℃，SiC更适于在车载等恶劣环境下工作，因此，SiC被认为是功率器件中Si的极佳替代材料。

SiC及Si基材料4大关键性能比较（来源：英飞凌）据PSIC论坛披露数据，与IGBT相比，SiC器件体积可缩小到IGBT的1/3以上，重量也可减少40%以上，且不同工况下SiC功耗降幅达60%以上。业内人士认为，IGBT换成SiC可以提高3-8%的逆变器效率，“未来SiC将会替代IGBT，这是发展趋势。”威睿电动项目总工刘波也表示，采用SiC器件的车型能获得3%-5%的续航里程提升。需指出的是，电动汽车的快充以及长续航需求也在推进SiC器件加快发展。补能时间长、里程焦虑仍是目前影响电动车消费的因素之一，由于IGBT耐压能力相对有限，主流快充平台电压多为400V，要实现更短时间完成补能，800V、1200V充电平台已成为新的研究与应用方向，而SiC更强的耐压能力，正让其成为未来高压充电平台的新选择。市场分析咨询机构Yole认为，在电动车市场的强劲驱动下，未来几年SiC市场呈现高增长趋势，SiC器件市场规模也将从2021年的10亿美元增长至2027年的70亿美元，并带动SiC产业链企业迎来营收的高增长期。据了解，目前已有特斯拉Model 3、比亚迪汉、蔚来ES7/ET7/ET5、小鹏G9、Smart精灵、五菱凯捷混合动力版和五菱星辰混动版等车型在使用或尝试采用SiC器件，在逆变器、车载充电机（OBC）、DC/DC转换器等部件中得到应用。三安光电副总经理陈东坡认为，2023年－2024年，长续航里程车型基本都会导入SiC器件，渗透率或将达40%。受益市场景气驱动，国内SiC产业链企业近年来不断加大技术及市场布局，进入2022年以来，SiC领域相关市场动态明显增多，其中，环旭电子SiC逆变器已开始量产出货；威睿电动所发布的200kW SiC电驱动总成已于6月21日下线；比亚迪半导体推出全新1200V 1040A SiC功率模块；芯塔电子完成数千万元天使轮融资，发力车规级SiC MOSFET国产化；芯粤能加快推进24万片6英寸和24万片8英寸SiC晶圆芯片项目，预计明年5月底投产；主攻动力电池的宁德时代也以投资重投天科的方式进入SiC领域；华润微、三安光电、斯达半导、欣锐科技、东尼电子、新洁能等企业同样在加快SiC相关技术及产品储备。成本过高仍是最大阻力事实上，SiC在半导体领域的应用可追溯到上世纪中叶，而Cree自1987年成立以来，一直在推动SiC功率器件技术的发展，但相较Si基产品来说，SiC发展始终较为缓慢。Si基是目前半导体领域成熟且高效的材料，拥有成熟的商业环境以及齐全的产业配套，带来了较低的使用成本。有研硅招股书显示，2021年6英寸、8英寸Si基抛光片的价格大约分别为89元/片、210元/片；而SiC衬底价格高昂，Wolfspeed等多方机构数据显示，4吋SiC衬底的价格在2000-3000元/片，6吋价格则在6000元－8000元/片，相同尺寸下，SiC衬底的价格是Si基抛光片的30倍，且全球约7成SiC衬底产能掌控在Cree手中。即便单片SiC衬底可以制造更多芯片，但生产为成品后，SiC器件的价格也比IGBT高出很多，业内人士表示，“SiC MOSFET价格是同级别IGBT的8倍以上，成本过高，是造成SiC推广难的重要原因。”翠展微电子内部人士也持相同观点，其认为，“单讲技术的话，我们可以在实验室研究很先进的技术、很先进的材料，但从做生意的角度看，撇开成本是没法谈（SiC）商业前景及未来市场，成本太高是无法落地的。”公开资料显示，目前纯电动汽车中，电池成本最高，约占整车成本的40%；其次为IGBT，成本占比约为8%，如果全部采用SiC材料，单车的功率器件成本将与电池相当，“这对主机厂来说，是很难承受的成本压力。”业内人士表示。翠展微电子内部人士进一步分析认为，“SiC不适于所有车型，对长续航的中高端车型来说，SiC有上车机会，目前选配SiC器件的车型，基本都是25万元以上的汽车，大部分价格在40万元左右。部分A级国产车为了增加卖点也会选用SiC上车。而在A00、A0等车型上，几乎不会选用SiC，而是选用IGBT。”据了解，即便是使用IGBT，主机厂也在极尽所能压缩成本，五菱宏光MINI EV作为A00级新能源汽车代表，主打高性价比，日本名古屋大学一份拆解报告显示，为了降低IGBT成本支出，该车省去了动能回收装置，以此减少IGBT使用量，同时采用的是工业级IGBT，而非车规级产品；并在散热装置上采用风冷而非主流的水冷方案，从而降低整车IGBT使用成本。显然，对经济车型来说，并不适于选用成本高昂的SiC器件，即便是中高端车型，也并非全车选用SiC，而是部分选用，业内专家也表示，“不能简单地认为SiC比IGBT更高级，两者是并存的关系，SiC取代IGBT取决于成本结构，这需要一个过程。”未来随着成本持续下降，翠展微电子内部人士认为，“SiC的材料性能比Si基更好，要等它的成本下降到足够低的时候才会普及，我们预计，SiC的成本下降至Si基成本的2倍左右，整个SiC电驱系统的价值才能得到提升。”据了解，2016年SiC单管市场价格约为110元/颗，目前已下降至约50元/颗，业内人士表示，“根据过去几年的价格趋势，SiC大概需要5年价格会下降一半；后续产能上来，这个价格降幅会加快，预计还需要4-5年的时间，相同规格的SiC价格可以降到IGBT的3倍以内。”

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关键词： SiC