瞧一瞧：政策扶持、车企配合叠加新架构升级 碳化硅将加速渗透

财联社（上海，记者邱豪）讯，近期，随着众多车企纷纭宣布推出800V高压快充车型，碳化硅的热度再次升温。800V架构对碳化硅的利用究竟会带来哪些助力？碳化硅器件在新能源汽车中的利用趋势又是怎样的？

1月18日，在财联社蜂网主办的会议上，某半导体协会资深产业分析师对碳化硅领域政策进行了解读，并对行业趋势和未来发展方向进行了专业分析。专家表示，第3代半导体的战略地位显著，是推动新基建和实现“双碳”目标的关键；伴随新能源汽车对提升充电效力的旺盛需求，和800V电压平台的批量利用，具有高耐压和低消耗特点的碳化硅器件将加速渗透。

政策延续扶持第3代半导体助力新基建和“双碳”目标达成

按历史发展进程，半导体衬底材料可为3个代际。第1代半导体材料以硅为代表，因制备工艺成熟、自然界储备量大，目前使用仍最为广泛。而在功率器件领域，传统硅基材料逐步接近物理极限，以碳化硅为代表的第农村房子多少年不能强拆
3代半导体逐步崭露头角。

随着我国对新型基础建设的布局展开和“双碳”目标的提出，碳化硅和氮化稼等第3代半导体的作用也愈发凸显。

“以碳化硅和氮化镓等第3代半导体材料为基础制备的电力电子器件，是新基建的关键性核心器件，如使用半绝缘型碳化硅衬底制作的氮化镓射频器件，是5G基站的核心设备之1；而在特高压输电、轨道交通、新能源汽车、大数据中心等领域，碳化硅基的肖特基2极管和MOSFET，一样发挥重要作用，”专家介绍称，“同时，第3代半导体对建成可循环、高效、高可靠性的能源网络意义重大，可以助力实现光伏、风电、直流特高压输电、新能源汽车、工业电源、机车牵引、消费电源等领域电能的高效转换，推动能源绿色低碳发展。”

政策方面，国家重点研发计划也在延续支持第3代半导体产业的发展。“1035”期间，国家重点研发计划项目部署涵盖了电力电子、微波射频和光电子3个大方向，紧贴产业发展实际需求和进程，对新能源汽车利用、电网利用等多个领域发挥了引导作用。在2020年科技部发布的年度重点研发计划部署安排中，包括“功率碳化硅芯片和器件在移动储能装置中的利用”，“新1代碳化硅电力电子器件共性技术标准研究”等多个立项项目均与第3代半导体相干。

“随着碳化硅等宽禁带半导体的发展被写入‘1045’计划和2035远景目标纲领，我们预计在‘1045’计划期间，各个地方政府也会相继出台相干鼓励政策，在教育、科研、开发、融资、利用等各个方面，大力支持发展第3代半导体产业，以实现产业的独立自主。”该专家表示。

新能源汽车为最好利用场景800V架构将加速碳化硅渗透

目前主要的第3代半导体器件包括利用于射频领域的氮化稼器件、利用于电力电子功带领域的碳化硅器件等，其中又以碳化硅功率器件的未来空间最广。2018年，随着特斯拉在其Model3车型中对碳化硅器件的成功利用，示范效应迅速放大，使得新能源汽车市场很快成为碳化硅兴起的源泉，相干市场的产值快速突起。根据第3方市调机构TrendForce集邦咨询数据，2020年碳化硅功率器件的市场范围约为6.7亿美元，预计2025年将到达33.9亿美元，年复合增长率为38%。

新能源汽车系统架构中触及的功率半导体组件主要包括电驱动系统、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（DC/DC）和非车载的充电桩。在这些领域，碳化硅器件可以承受更高电压、提升充电速度和电能转换效力，从而增加电动汽车的续航里程。

“比如在电驱动系统中，传统的方式是采取硅基的IGBT，而碳化硅器件可以有效下降10%的能量消耗，同时减少80%的体积，有助于新能源汽车的轻量化和车内的布局。”专家解释称。

当下，续航里程和充电速度还是制约新能源汽车普及的较大短板。目前车企的解决方案有两种，1是提升电池容量，另外一个是提高充电效力。

“提升电池容量是能够减缓里程焦虑的，但电池是电动汽车价值量最高的部件，电池容量的提升必将会致使边际本钱和整车重量增加，消费者的购车本钱及后续使用中的整车功耗会随之增加，因此这个方案其实不是非常完善。”专家表示，对提升充电效力而言，可以通过提升电流或电压的方式，但电流提升会致使电气系统发热加重，从而对电动车散热提出更高要求，所以高压快充成为目前业内的最优解。

2019年，保时捷在全球首次推出800V的高压电气架构，搭载800V直流快充系统，支持350千瓦大功率快充。2021年以后，高压快充线路遭到了愈来愈多主机厂的青睐，韩国现代、起亚等国际巨头前后发布了800V平台，国内比亚迪、长城、广汽、小鹏、东风等主机厂也相继跟进。

“目前电动车的电压水平普遍在200~400V，如果提升到800V，意味着电动车所有的高压元器件和管理系统都要提高标准，”该专家表示，“传统硅基的IGBT通常适应的高压平台在600~700V左右，如果母线电压提升到800V，对应的功率器件耐压需要提高到1200V，所以在高压条件下，碳化硅会成为必定选择，而随着各大厂商相继推出800V的高压平台，碳化硅的产业化发展必将将得到很大的推动。”

衬底产能还是制约瓶颈爆发时点或在2023⑵025年

上有支持政策，下有旺盛需求，但是全部碳化硅产业的发展目前仍处于起步阶段，那末制约其爆发的瓶颈何在？该专家认为，主要缘由在于碳化硅特别是衬底环节的技术壁垒较高，产能释放有待时间。

“从本钱拆分角度来说，碳化硅衬底本钱约占到器件总本钱的50%左右，衬底制备对技术要求比较高，行业准入门坎也高。”上述专家表示，晶体生长速度慢、生长进程难控、材料硬度高等缘由，致使目前碳化硅衬底的制备良率和本钱，相较于硅仍有不小的差距。

“以长晶速度为例，目前大部份厂商采取的都是气相传输（pVT）法，1周左右晶体只能生长大约两厘米的厚度，相比来讲，硅棒2~3天就能够到达两米左右。所以碳化硅的生长速度比较缓慢，时间本钱就比较高。”专家说道。

虽然Wolfspeed、II-VI等海外龙头扩产积极，国内也有许多碳化硅项目上马，专家认为，短时间内制约第3代半导体快速利用的瓶颈仍将是衬底的产能不足。

“目前全球碳化硅的产能还远远不够，可能仅够特斯拉1家车企采取。虽然有许多公司在积极扩产，但产能释放还需要1定时间，”该专家表示，“个人预计大范围的爆发可能在2023年到2025年这个时间段，届时在高压平台领域会有更多玩家进入，碳化硅的产能也相应开出，所以可能会迎来爆发。”

（王治强HF013）

THEEND加速政策架构渗透碳化硅免责声明：本文系转载，版权归原作者所有；旨在传递信息，不代表亚设网的观点和立场。