蔚來：悄然潛入碳化硅技術應用牌局

繼比亞迪之後，國內又一家汽車商加入 SiC（碳化硅）技術落地應用陣營。

6 月 22 日，蔚來汽車低調宣發其應用 SiC 技術的電驅系統 C 樣件。這套系統將搭載在 2022 年交付的純電動（EV）轎車蔚來 ET7 車型上。

華爾街見聞從知情人士處獲悉，蔚來這套電驅系統中的 SiC 功率器件，有部分來自三安光電。但此消息未能得到蔚來汽車和三安光電的直接確認。

6 月 23 日，湖南三安碳化硅生產基地正式點亮投產。這個基地最大的亮點在於這是集襯底材料、外延生長、晶圓製造及封裝測試等環節在內的國內第一條、全球第三條碳化硅垂直整合產業鏈。

最近一個月以來（5 月 25 日 -6 月 24 日），A 股第三代半導體板塊指數漲幅超過 30%，市場一片火熱。國內該領域行業格局怎樣？整體技術水平和國外相比，差距多大？短板在哪裏？

蔚來：SiC 技術應用新玩家

6 月 22 日，南京。

蔚來汽車低調下線了其首台碳化硅電驅系統 C 樣件，有小批量生產，主要用於工藝和生產試驗驗證。華爾街見聞獲悉，將於 2022 年交付的蔚來首款純電動（EV）轎車 ET7，將搭載碳化硅電驅系統。

蔚來汽車的這套電驅系統屬於其第二代電驅動平台，應用了 SiC 功率器件模塊。這是國內繼比亞迪之後，又一家將 SiC 技術應用於其量產車型功率器件零部件的車商，而特斯拉最早在電驅系統中應用該項技術。

比亞迪 · 漢純電動高性能四驅版本是國內首款採用 SiC 技術的車型。到 2023 年，比亞迪電動車將實現 SiC 車用功率半導體對硅基 IGBT 的全面替代。

對於新一代大功率電動汽車，其電力驅動系統的功率器件需要從傳統工業級進入到新一代材料的全新汽車工業級，也稱車規級功率器件。

此謂之何？

品利基金投資經理陳啓對華爾街見聞説，" 所謂車規級，用通俗的話來説，就是車規級功率器件要達到 ‘航空級品質，民用級價格’ "。

若要從技術上加以量化，可參考美國能源局在 2020 年為 HEV（混合動力汽車）制定的標準：電力電子（功率半導體）設備的功率密度要超過 14.1kW/kg，體積小於 13.4kW/kg，效率超過 98%，價格低於 3.3 美元 /kW。

這對電力電子器件的拓撲性能、控制策略、系統集成和封測等提出了全新要求。

就材料性能而言，SiC 絕緣擊穿場強是 Si（硅）的 10 倍，這就意味着其外延層厚底是 Si 的 1/10，帶隙和導熱係數約為 Si 的 3 倍，因此體積遠比 Si 基元器件為小而工作性能更強。

因在器件製作時可在較寬範圍內控制必要的 P 型和 N 型（兩者結合可成單結半導體元器件），並能在高温和高壓等嚴苛工作環境下工作，而同時還能得到更高的能源轉換效率，因此 SiC 被認為是一種能超越 Si 基物理性能極限的功率器件材料，故在新能源領域中具有相比 Si 基器件更好的性價比。

SiC 功率器件主要由肖特基二極管（SBD/JBS）和 MOSFET 和 IGBT 組成。SiC 器件技術環節包括襯底（材料）、外延（晶體）、製造（晶圓）和封測（器件）；在其製造成本結構中，SiC 襯底成本約佔比 47%，SiC 外延成本佔比約 23%，兩者合計高達 70%。

電動車輛由電動機驅動器驅動，傳統上使用 Si 基功率器件。如用 SiC 基替代原來的 Si 基功率器件，則驅動器能效損耗可降低 80%。這就意味着，在同等的續航里程內，能使用體積更小的電池，其成本也會相應降低。

三安可能提供哪類產品

蔚來碳化硅電驅系統的 SiC 功率器件供應商為美國 Cree（科鋭）。華爾街見聞從供應鏈獲悉，除了 Cree，三安光電也是蔚來此係統的同類供應商。但是，蔚來汽車和三安光電均未向華爾街見聞直接確認此項消息。

目前還不清楚三安光電供應蔚來汽車 SiC 功率器件的產品類型。

在新能源汽車系統架構中，涉及功率半導體應用的組件包括電驅系統（逆變器：用於驅動和控制電機）、車載充電系統（OBC）、電源轉換系統（DC/DC）和非車載充電樁，每個環節都需要遠較燃油車更多的功率半導體，以實現對電流電壓的有效控制。

或許可以看看三安光電的 SiC 技術能力和量產情況。6 月 23 日，位於湖南長沙的三安碳化硅生產基地正式點亮投產。

三安光電副董事長、總經理林科闖在當天的致辭中表示，湖南三安半導體的業務涵蓋襯底材料、外延生長、晶圓製造及封裝測試等環節，打造了國內第一條、全球第三條碳化硅垂直整合產業鏈，具規模化生產成本優勢。

華爾街見聞獲悉，長沙三安光電第三代半導體項目主要包括用於研發、生產及銷售 6 英寸 SiC 導電襯底、4 吋半絕緣襯底、SiC 二極管外延和 MOSFET 外延、SiC 二極管外延芯片、SiC MOSFET 芯片、SiC 器件封裝二極管和 SiC 器件封裝 MOSFET。

因此從三安光電長沙項目上述 SiC 功率器件技術和產品構成看，其供應 SiC-SBD 和 SiC MOSFET 都有可能。

當前受國內碳化硅器件技術水平相對較低之限制，國內企業更集中於 SiC 基二極管及中低壓器件等低端領域，在對器件性能和可靠性要求較高的高端產品市場滲透率相對較低。

但在 SiC-SBD 產品類型方面，國內漸與國際技術水平（耐壓水平 1200V）拉平。

比如，泰科天潤建成了國內首條 SiC 器件產線，能批量生產覆蓋 600V-3300V 的 SiC-SBD；華潤微（688396）也在 2020 年發佈了其第一代 SiC 工業級肖特基二極管（650V 和 1200V）；三安光電的 SiC-SBD 電壓區間是 650V-1700V。

目前，新能源汽車電驅逆變器一般會混用 Si 基 IGBT 和 SiC-SBD。業內預計在 2023 年能實現純 SiC 的逆變器，但大概率仍限於在高端價位的車型中量產。

2017 年 12 月，Rohm（羅姆）為 VENTURI 車隊的用車逆變器提供了純 SiC 功率模塊，帶來的效果是逆變器尺寸縮小 43%，重量減輕 6kg。

另據天科合達（已終止科創板上市計劃）招股説明書透露，特斯拉 Model3 車型採用以 24 個 SiC MOSFET 為功率模塊的逆變器，是全球首家在主逆變器中集成全部 SiC 功率器件的汽車商。

蔚來 ET7（轎車）的價格區間為 44.80-52.60 萬元（補貼前），屬於豪車定位，對標寶馬 7 系（頂級豪華轎車），百公里加速時間 3.9s。

因此，或許可以這麼推測，蔚來汽車的這套碳化硅電驅系統樣品，其採用了 Cree 的 SiC MOSFET 和三安光電的 SiC 功率二極管。

6 月 24 日，華爾街見聞以投資者名義向三安光電董秘李雪炭詢問三安光電長沙 SiC 項目的產品情況，得到的回覆是：公司碳化硅產品主要為高功率密度 SiC 功率二極管及 MOSFET 器件。

據李雪炭透露，三安湖南項目 SiC 功率二極管開拓客户 182 家，送樣客户 92 家，轉量產客户 35 家，超過 30 種產品已進入批量量產階段。但李雪炭沒有提及 SiC MOSFET 的客户數量。

另據華爾街見聞從供應鏈獲悉，三安光電 SiC 功率二極管有 2 款產品通過車規級認證，送樣客户有 4 家。

國內短板和產業格局

最近資本市場第三代半導體概念股大火，而這也已不是第一次。

A 股第三代半導體板塊指數（885908）從 5 月 25 日至 6 月 24 日，板塊整體漲幅達到 31.56%，多家該行業公司股價暴漲。

比如，研發 SiC 襯底生產用的單晶生長設備 " 硅長晶爐 " 的露笑科技（002617），在最近一個月內股價漲幅超 70%；於 2020 年實現 SiC 功率二極管（650V/1200V 全系）小批量生產的揚傑科技（300373）同期漲幅 38.89%；三安光電（600703）同期漲幅 33.28%。

SiC 功率器件除了廣泛用於光伏逆變器、工業電源和充電樁市場，最重要的是受新能源汽車廠商近期加速導入刺激，致使 SiC 功率元器件用量激增，繼而影響 SiC 襯底和外延片需求量同步暴漲，而這兩部分材料佔比合計也高達 70%。

其中，SiC 襯底成本佔比最高（43%）。技術難度雖次於外延環節但也相當高，如切片和研磨，難度極高。該環節中國總體技術水平落後國外 3-4 年，所幸代際差已縮小至半代。

Yole 報告稱，預計到 2024 年，全球車規級 SiC 功率器件市場空間可達 19.3 億美元，對應 2018-2024 年複合增速為 29%。2017-2023 年 SiC 功率器件應用複合增長率為 27%，其中電動和混動汽車的複合增長率為 81%，充電樁 / 充電站的複合增長率為 58%。

目前，中國主要從國外巨頭如 Cree（科鋭）、Rohm（羅姆）和 II-VI（高意）買入 SiC 襯底。

中國國內該環節技術有較高水平（進入工程化準備和小批量生產）的廠商主要包括山東天嶽、天科合達（2020 年 10 月終止科創板 IPO）、同光晶體、中電科 2 所、三安集成（三安光電子公司）、中科節能和山西爍科等。

其中，山東天嶽已於 5 月 31 日提交科創板 IPO。公司擬募集資金 20 億元，扣除發行費用後將投資於 SiC 半導體材料項目。

山東天嶽是國內 SiC 龍頭，據稱已掌握 SiC 半導體材料產業化核心關鍵技術，為全球第四家可批量供應 4H-SiC 襯底產品的企業。山東天嶽在半絕緣型 SiC 襯底（用於 5G 基站和射頻芯片）領域已進入行業第一梯隊，直接與國外巨頭競爭。

2020 年，山東天嶽市場佔有率較上年增長 12 個百分點，位列世界前三。

在 SiC 外延片生產環節，中國國內廠商主要有瀚天天成、國民天成（國民科技子公司）、中電科 13 所 /55 所、東莞天域和世紀金光。

其中，瀚天天成已擁有 3 英寸、4 英寸和 6 英寸 SiC 外延晶片產線，能滿足 600V、1200V 和 1700V SiC 功率器件製作需求，是中國首家能提供商業化 6 英寸 SiC 外延片的廠商。

總體來説，中國國內在 SiC 襯底和外延片領域，存在的問題主要是技術相對落後，產能太低，市佔率太小。

全球 SiC 外延片市場美國 Cree、DowCorning 和 II-VI 三家公司佔比就達到近 80% 的份額；在 SiC 襯底市場，美國 Cree 和 II-VI、日本昭和電工合計市佔率超過 75%。