mosfet|集微咨询：电动化浪潮下，SiC将成车用半导体领域最大的价值增量( 二 )

【 mosfet|集微咨询：电动化浪潮下，SiC将成车用半导体领域最大的价值增量】电动汽车加速渗透，使得第三代半导体SiC崭露头角。相比于第一代半导体材料锗、硅等，以及第二代半导体材料砷化镓、锑化铟等，第三代半导体材料氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）具备优异的材料物理特性，为进一步提升功率半导体器件的性能提供了更大的空间，尤其在耐高压、耐高温、高频等方面具备碾压优势。目前从第三代半导体在功率器件方向上的技术应用来看，GaN更适用于低压应用（如消费类电子），SiC更适用于中高压应用（如汽车电子）。Yole的研究显示，即使在新冠疫情影响之下，功率半导体在汽车领域市场的增速有所下降，但基于SiC的电动汽车市场也并未放慢发展步伐，且众多汽车制造商在继续认证车规级SiC MOSFET。

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早在2014年，丰田就推出了SiC MOSFET，但受限于高昂的成本和技术的不成熟，技术一直都发展较缓。直到2018年，特斯拉Model 3搭载了基于全SiC MOSFET模块的逆变器，比亚迪、宇通客车等车企也迎来量产，奥迪、大众、蔚来等也在加速SiC MOSFET逆变器的落地。
正是在此背景下，Yole预测SiC在电动汽车的应用将以38%的年复合率增长，到2025年将超过15亿美元。
直流充电桩带动SiC应用实现突破
集微咨询认为，与电动汽车应用遥相呼应，另一大能让SiC器件发挥重要作用的领域是正在迅猛发展的充电基础设施。为了缓解消费者对电动汽车续驶里程的焦虑，加速电动汽车发展，各国都在建设公共充电桩。从2019年全球各国公共充电桩保有量统计来看，中国51.6万台，欧盟25.5万台，美国7.2万台，日本3.2万台，全球年复合增长率达32%，中国充电产业规模位居全球之首，总量占比超过全球半数。进入2020年，我国公共充电桩保有量这一数据已达到80.7万台，较2019年增加超56%，可见充电市场空间十分庞大。
而且，根据《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020 年）》，各应用领域电动汽车对充电基础设施的配置要求， 2020 年全国规划车桩比基本为1：1。基于2020年中国新能源汽车保有量已达492万辆，目前仍显著落后于规划水平。
现阶段，市场上主要由交流桩和直流桩两种充电桩类型构成。交流（慢充）桩是公共充电桩的主流，数据显示，2020年我国80.7万台公共充电桩中，交流充电桩达到49.8万台，而直流充电桩为30.9万台。其原因在于，交流桩对电网改造要求低，可直接接入220V居民用电线路，技术比较成熟且建设成本比较低，但充电效率低，耗时更长，主要适用于家用领域。相比之下，直流充电桩充电速度较快，但技术复杂且成本高昂，因此早期推广速度不如交流充电桩。随着电动汽车保有量的上升，对于公共充电桩来说，提升充电效率缩短充电时间是用户的关注核心，因此直流充电桩技术正发展迅猛。
同时，充电桩电压随电动汽车电池组电压的增加而发生需求变化。在保时捷、现代及其他汽车制造商的推动下，电池电压从400V增加到800V，充电桩电压也要从500V增加到1000V，这也导致充电桩需要采用电压1200V的功率部件。
众所周知，SiC在此领域极具竞争优势，基于SiC技术的功率开关管和功率二极管，能提供比硅基IGBT尺寸更紧凑的解决方案，更高的效率、频率都能令高功率充电桩受益。Yole也预测到，这一市场规模在2019-2025年间的CAGR预期将高达90%，至2025年可增长至2.25亿美元。

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纵观全球市场格局，目前全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。当然，国内企业如泰科天润、三安广电、斯达半导体、比亚迪半导体、中车时代半导体、士兰微等也在这一波产业趋势中迅速切入以抓住机遇。集微咨询认为，国内企业经过几年深入耕耘，正积极进入一些关键产品的供应链。SiC功率半导体市场虽仍然渗透率较低，但市场应用前景十分广阔；尤其相对于Si基器件，SiC功率半导体在高工艺、高性能与成本间的平衡，将成为SiC功率器件真正大规模普及的关键核心点。而随着产业化进程的加速和成本的不断下降，整体产业也正在步上高速增长的快车道。（校对/萨米）