中國(guó)粉體網(wǎng)訊  自2017年特斯拉推出首款基于SiC主驅(qū)的汽車以來(lái)，SiC技術(shù)在新能源汽車的應(yīng)用取得了顯著突破，如今已廣泛覆蓋10萬(wàn)至150萬(wàn)元價(jià)格區(qū)間的車型，功率等級(jí)跨度從150kW至645kW。

SiC的廣泛應(yīng)用主要依賴于以下幾點(diǎn)因素：器件性能、質(zhì)量、價(jià)格和產(chǎn)能。

相比傳統(tǒng)的硅基IGBT方案，SiC MOSFET因其低導(dǎo)通電阻和低開(kāi)關(guān)損耗，大幅降低了電機(jī)控制系統(tǒng)的損耗，帶來(lái)約5%的行駛里程提升，有效緩解新能源汽車用戶里程焦慮；為了獲得更大的車內(nèi)空間和更低的車身重量，應(yīng)用碳化硅基器件能夠有效節(jié)省電控系統(tǒng)空間，降低系統(tǒng)成本；新能源汽車常處于高溫、高壓、高頻的復(fù)雜工況，而碳化硅功率器件在這種環(huán)境下的效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅基功率器件；在追求極致補(bǔ)能效率的趨勢(shì)下，高電壓大電流的電力輸入需要碳化硅功率器件的支持。

在新能源汽車中，SiC功率器件主要聚焦于三大核心能量轉(zhuǎn)換樞紐：主驅(qū)逆變器、車載充電機(jī)、DC-DC轉(zhuǎn)換器。此外還涵蓋汽車周邊生態(tài)，如充電樁。

使用碳化硅的最大頭是新能源汽車的電驅(qū)逆變器。電驅(qū)逆變器負(fù)責(zé)將電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。與傳統(tǒng)硅基IGBT相比，碳化硅器件（如SiC MOSFET，即金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管）的開(kāi)關(guān)損耗降低75%，效率提升 3%-5%，體積可縮小至原來(lái)的1/10，同時(shí)能夠支持更高頻率的工作。

在價(jià)格方面，隨著襯底制造技術(shù)成熟、良率提升、產(chǎn)能擴(kuò)張以及模塊封裝優(yōu)化，SiC器件的成本正以每年10%-15%的速度下降，加速其在更廣泛車型上的滲透，2023年以來(lái)搭載800V高壓平臺(tái)車型明顯增多。

在產(chǎn)業(yè)研究上，SiC的功率器件研究很早就開(kāi)始了，但是由于襯底質(zhì)量的限制，直到2001年才開(kāi)始逐漸商業(yè)化，目前SiC功率器件的主要生產(chǎn)廠商有Cree、Rohm、Infineon、STMicroelectronics、GeneSiC 和 Microsemi公司，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商主要有泰科天潤(rùn)、三安光電、基本半導(dǎo)體等公司，目前國(guó)內(nèi)廠商受限于溝槽型SiC MOSFET專利壁壘較高、生產(chǎn)制造水平仍有差距，研究重點(diǎn)著眼于平面型SiC MOSFET。

從產(chǎn)業(yè)格局看，目前全球SiC產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)、歐洲、日本三足鼎立態(tài)勢(shì)，其中美國(guó)全球獨(dú)大，占有全球SiC產(chǎn)量的70%-80%；歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，在全球電力電子市場(chǎng)擁有強(qiáng)大的話語(yǔ)權(quán)；日本是設(shè)備和模塊開(kāi)發(fā)方面的絕對(duì)領(lǐng)先者,目前SiC器件在EV/HEV上應(yīng)用發(fā)展最快的是日本企業(yè)。

近日，Yole公布了對(duì)碳化硅（SiC）功率器件市場(chǎng)的最新預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)顯示，該市場(chǎng)在2024年至2030年期間將以20%的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)，到2030年將擴(kuò)大到103億美元。

碳化硅器件產(chǎn)能預(yù)測(cè)；來(lái)源: Yole Group

報(bào)告中顯示，2023年全球功率SiC器件市場(chǎng)上，電動(dòng)汽車領(lǐng)域占到77%，工業(yè)應(yīng)用占21%，兩大市場(chǎng)幾乎包攬了整個(gè)SiC產(chǎn)業(yè)的需求。從2024年全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)的狀況來(lái)看，根據(jù)Rho Motion的數(shù)據(jù)，全球純電動(dòng)和插混汽車銷量同比增長(zhǎng)25.6%，但其中不同地區(qū)呈現(xiàn)分化。

目前碳化硅“上車”趨勢(shì)明顯，但在其發(fā)展過(guò)程中仍然面臨一些挑戰(zhàn)：

1）制造成本：目前，SiC器件的生產(chǎn)成本仍然高于硅器件，限制了其在某些低功率應(yīng)用中的普及。因此，降低SiC器件的生產(chǎn)成本是未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。

2）技術(shù)成熟度：SiC材料的制備和器件設(shè)計(jì)仍在不斷進(jìn)步，一些新技術(shù)的成熟和標(biāo)準(zhǔn)化需要時(shí)間。

3）市場(chǎng)接受度：盡管SiC功率器件的優(yōu)勢(shì)明顯，但市場(chǎng)對(duì)其接受度還需進(jìn)一步提高，特別是在傳統(tǒng)行業(yè)中。

2025年8月21日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在蘇州舉辦第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長(zhǎng)及晶圓加工技術(shù)研討會(huì)。屆時(shí)，來(lái)自安徽芯塔電子科技有限公司高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理周駿峰將帶來(lái)《車用SiC功率器件技術(shù)與市場(chǎng)前景探討》的報(bào)告。

來(lái)源：

吳煒杰等：碳化硅功率器件技術(shù)發(fā)展綜述

粉體網(wǎng)、Yole、電子發(fā)燒友

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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