蔚来：悄然潜入碳化硅技术应用牌局

继比亚迪之后，国内又一家汽车商加入 SiC（碳化硅）技术落地应用阵营。

6 月 22 日，蔚来汽车低调宣发其应用 SiC 技术的电驱系统 C 样件。这套系统将搭载在 2022 年交付的纯电动（EV）轿车蔚来 ET7 车型上。

华尔街见闻从知情人士处获悉，蔚来这套电驱系统中的 SiC 功率器件，有部分来自三安光电。但此消息未能得到蔚来汽车和三安光电的直接确认。

6 月 23 日，湖南三安碳化硅生产基地正式点亮投产。这个基地最大的亮点在于这是集衬底材料、外延生长、晶圆制造及封装测试等环节在内的国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链。

最近一个月以来（5 月 25 日 -6 月 24 日），A 股第三代半导体板块指数涨幅超过 30%，市场一片火热。国内该领域行业格局怎样？整体技术水平和国外相比，差距多大？短板在哪里？

蔚来：SiC 技术应用新玩家

6 月 22 日，南京。

蔚来汽车低调下线了其首台碳化硅电驱系统 C 样件，有小批量生产，主要用于工艺和生产试验验证。华尔街见闻获悉，将于 2022 年交付的蔚来首款纯电动（EV）轿车 ET7，将搭载碳化硅电驱系统。

蔚来汽车的这套电驱系统属于其第二代电驱动平台，应用了 SiC 功率器件模块。这是国内继比亚迪之后，又一家将 SiC 技术应用于其量产车型功率器件零部件的车商，而特斯拉最早在电驱系统中应用该项技术。

比亚迪 · 汉纯电动高性能四驱版本是国内首款采用 SiC 技术的车型。到 2023 年，比亚迪电动车将实现 SiC 车用功率半导体对硅基 IGBT 的全面替代。

对于新一代大功率电动汽车，其电力驱动系统的功率器件需要从传统工业级进入到新一代材料的全新汽车工业级，也称车规级功率器件。

此谓之何？

品利基金投资经理陈启对华尔街见闻说，" 所谓车规级，用通俗的话来说，就是车规级功率器件要达到 ‘航空级品质，民用级价格’ "。

若要从技术上加以量化，可参考美国能源局在 2020 年为 HEV（混合动力汽车）制定的标准：电力电子（功率半导体）设备的功率密度要超过 14.1kW/kg，体积小于 13.4kW/kg，效率超过 98%，价格低于 3.3 美元 /kW。

这对电力电子器件的拓扑性能、控制策略、系统集成和封测等提出了全新要求。

就材料性能而言，SiC 绝缘击穿场强是 Si（硅）的 10 倍，这就意味着其外延层厚底是 Si 的 1/10，带隙和导热系数约为 Si 的 3 倍，因此体积远比 Si 基元器件为小而工作性能更强。

因在器件制作时可在较宽范围内控制必要的 P 型和 N 型（两者结合可成单结半导体元器件），并能在高温和高压等严苛工作环境下工作，而同时还能得到更高的能源转换效率，因此 SiC 被认为是一种能超越 Si 基物理性能极限的功率器件材料，故在新能源领域中具有相比 Si 基器件更好的性价比。

SiC 功率器件主要由肖特基二极管（SBD/JBS）和 MOSFET 和 IGBT 组成。SiC 器件技术环节包括衬底（材料）、外延（晶体）、制造（晶圆）和封测（器件）；在其制造成本结构中，SiC 衬底成本约占比 47%，SiC 外延成本占比约 23%，两者合计高达 70%。

电动车辆由电动机驱动器驱动，传统上使用 Si 基功率器件。如用 SiC 基替代原来的 Si 基功率器件，则驱动器能效损耗可降低 80%。这就意味着，在同等的续航里程内，能使用体积更小的电池，其成本也会相应降低。

三安可能提供哪类产品

蔚来碳化硅电驱系统的 SiC 功率器件供应商为美国 Cree（科锐）。华尔街见闻从供应链获悉，除了 Cree，三安光电也是蔚来此系统的同类供应商。但是，蔚来汽车和三安光电均未向华尔街见闻直接确认此项消息。

目前还不清楚三安光电供应蔚来汽车 SiC 功率器件的产品类型。

在新能源汽车系统架构中，涉及功率半导体应用的组件包括电驱系统（逆变器：用于驱动和控制电机）、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（DC/DC）和非车载充电桩，每个环节都需要远较燃油车更多的功率半导体，以实现对电流电压的有效控制。

或许可以看看三安光电的 SiC 技术能力和量产情况。6 月 23 日，位于湖南长沙的三安碳化硅生产基地正式点亮投产。

三安光电副董事长、总经理林科闯在当天的致辞中表示，湖南三安半导体的业务涵盖衬底材料、外延生长、晶圆制造及封装测试等环节，打造了国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，具规模化生产成本优势。

华尔街见闻获悉，长沙三安光电第三代半导体项目主要包括用于研发、生产及销售 6 英寸 SiC 导电衬底、4 吋半绝缘衬底、SiC 二极管外延和 MOSFET 外延、SiC 二极管外延芯片、SiC MOSFET 芯片、SiC 器件封装二极管和 SiC 器件封装 MOSFET。

因此从三安光电长沙项目上述 SiC 功率器件技术和产品构成看，其供应 SiC-SBD 和 SiC MOSFET 都有可能。

当前受国内碳化硅器件技术水平相对较低之限制，国内企业更集中于 SiC 基二极管及中低压器件等低端领域，在对器件性能和可靠性要求较高的高端产品市场渗透率相对较低。

但在 SiC-SBD 产品类型方面，国内渐与国际技术水平（耐压水平 1200V）拉平。

比如，泰科天润建成了国内首条 SiC 器件产线，能批量生产覆盖 600V-3300V 的 SiC-SBD；华润微（688396）也在 2020 年发布了其第一代 SiC 工业级肖特基二极管（650V 和 1200V）；三安光电的 SiC-SBD 电压区间是 650V-1700V。

目前，新能源汽车电驱逆变器一般会混用 Si 基 IGBT 和 SiC-SBD。业内预计在 2023 年能实现纯 SiC 的逆变器，但大概率仍限于在高端价位的车型中量产。

2017 年 12 月，Rohm（罗姆）为 VENTURI 车队的用车逆变器提供了纯 SiC 功率模块，带来的效果是逆变器尺寸缩小 43%，重量减轻 6kg。

另据天科合达（已终止科创板上市计划）招股说明书透露，特斯拉 Model3 车型采用以 24 个 SiC MOSFET 为功率模块的逆变器，是全球首家在主逆变器中集成全部 SiC 功率器件的汽车商。

蔚来 ET7（轿车）的价格区间为 44.80-52.60 万元（补贴前），属于豪车定位，对标宝马 7 系（顶级豪华轿车），百公里加速时间 3.9s。

因此，或许可以这么推测，蔚来汽车的这套碳化硅电驱系统样品，其采用了 Cree 的 SiC MOSFET 和三安光电的 SiC 功率二极管。

6 月 24 日，华尔街见闻以投资者名义向三安光电董秘李雪炭询问三安光电长沙 SiC 项目的产品情况，得到的回复是：公司碳化硅产品主要为高功率密度 SiC 功率二极管及 MOSFET 器件。

据李雪炭透露，三安湖南项目 SiC 功率二极管开拓客户 182 家，送样客户 92 家，转量产客户 35 家，超过 30 种产品已进入批量量产阶段。但李雪炭没有提及 SiC MOSFET 的客户数量。

另据华尔街见闻从供应链获悉，三安光电 SiC 功率二极管有 2 款产品通过车规级认证，送样客户有 4 家。

国内短板和产业格局

最近资本市场第三代半导体概念股大火，而这也已不是第一次。

A 股第三代半导体板块指数（885908）从 5 月 25 日至 6 月 24 日，板块整体涨幅达到 31.56%，多家该行业公司股价暴涨。

比如，研发 SiC 衬底生产用的单晶生长设备 " 硅长晶炉 " 的露笑科技（002617），在最近一个月内股价涨幅超 70%；于 2020 年实现 SiC 功率二极管（650V/1200V 全系）小批量生产的扬杰科技（300373）同期涨幅 38.89%；三安光电（600703）同期涨幅 33.28%。

SiC 功率器件除了广泛用于光伏逆变器、工业电源和充电桩市场，最重要的是受新能源汽车厂商近期加速导入刺激，致使 SiC 功率元器件用量激增，继而影响 SiC 衬底和外延片需求量同步暴涨，而这两部分材料占比合计也高达 70%。

其中，SiC 衬底成本占比最高（43%）。技术难度虽次于外延环节但也相当高，如切片和研磨，难度极高。该环节中国总体技术水平落后国外 3-4 年，所幸代际差已缩小至半代。

Yole 报告称，预计到 2024 年，全球车规级 SiC 功率器件市场空间可达 19.3 亿美元，对应 2018-2024 年复合增速为 29%。2017-2023 年 SiC 功率器件应用复合增长率为 27%，其中电动和混动汽车的复合增长率为 81%，充电桩 / 充电站的复合增长率为 58%。

目前，中国主要从国外巨头如 Cree（科锐）、Rohm（罗姆）和 II-VI（高意）买入 SiC 衬底。

中国国内该环节技术有较高水平（进入工程化准备和小批量生产）的厂商主要包括山东天岳、天科合达（2020 年 10 月终止科创板 IPO）、同光晶体、中电科 2 所、三安集成（三安光电子公司）、中科节能和山西烁科等。

其中，山东天岳已于 5 月 31 日提交科创板 IPO。公司拟募集资金 20 亿元，扣除发行费用后将投资于 SiC 半导体材料项目。

山东天岳是国内 SiC 龙头，据称已掌握 SiC 半导体材料产业化核心关键技术，为全球第四家可批量供应 4H-SiC 衬底产品的企业。山东天岳在半绝缘型 SiC 衬底（用于 5G 基站和射频芯片）领域已进入行业第一梯队，直接与国外巨头竞争。

2020 年，山东天岳市场占有率较上年增长 12 个百分点，位列世界前三。

在 SiC 外延片生产环节，中国国内厂商主要有瀚天天成、国民天成（国民科技子公司）、中电科 13 所 /55 所、东莞天域和世纪金光。

其中，瀚天天成已拥有 3 英寸、4 英寸和 6 英寸 SiC 外延晶片产线，能满足 600V、1200V 和 1700V SiC 功率器件制作需求，是中国首家能提供商业化 6 英寸 SiC 外延片的厂商。

总体来说，中国国内在 SiC 衬底和外延片领域，存在的问题主要是技术相对落后，产能太低，市占率太小。

全球 SiC 外延片市场美国 Cree、DowCorning 和 II-VI 三家公司占比就达到近 80% 的份额；在 SiC 衬底市场，美国 Cree 和 II-VI、日本昭和电工合计市占率超过 75%。