电子发烧友原创 章鹰
2024年，国产SiC模块上车加速。据电子发烧友不完全统计，2023年公开的国产SiC车型合计142款，乘用车76款，仅仅在2023年新增加的SiC车型合计45款。业内专家表示，新能源汽车采用SiC市场已完全打开，目前新能源汽车主驱应用的主流器件是1200V SiC MOSFET。当然，400V的平台目前采用750V的SiC在做一些替代。
国际调研机构Yole Group数据显示，SiC 已逐渐在电动车主驱逆变器中扮演要角，2023年SiC全球市场已经达到27亿美元，其中汽车占据70%到80%的市场，未来随着电气架构将往800V迈进，而耐高压SiC 功率元件预料将成为主驱逆变器标配。此外，还有光伏、风电，这两个领域对SiC需求，未来可以占据15%到20%的市场份额。
近年来，国产SiC在多个环节和应用领域实现突破，为产业发展注入了强劲动力。功率模块和SiC模块国产化率如何？在SiC领域，方正微电子、比亚迪半导体、芯联集成等厂商有哪些新产品和进展，本文为大家汇总分析。
SiC领域，五家厂商占91.9%份额！国内厂商和海外大厂两大差距
Omdia高级分析师毛敏明带来的《中国市场功率半导体发展趋势》报告显示，2023年，功率模块国产化率为38.8%，其中硅功率MOSFET国产化率为26.1%，离散式IGBT的国产化率达到28.4%。
根据Trendforce集邦咨询研究显示，2023年全球SiC功率器件产业在纯电动汽车应用的驱动下保持强劲增长，前五大SiC器件供应商约占整体营收91.9%，其中ST以为32.6%市占率位居第一，安森美（onsemi）则由2022年的第四名跃居第二名，市场份额为23.6%。紧随其后的则是英飞凌（Infineon，16.5%）、Wolfspeed（11.1%）、罗姆半导体（ROHM，8%）。
华润微专家在湾芯展上表示，以IGBT为例，国内IGBT技术落后于国际大厂2代左右，产品布局上，海外功率大厂布局更加全面，海外标杆企业拥有功率全产品线，包括分立器件、MOSFET、SiC、GaN及功率IC和模块等，国内功率公司除了龙头企业，其余公司很少实现产品全覆盖。但是目前随着国产替代兴起，国内中高端功率产品已经获得上车机会，包括SIC模块，虽然时间节点上晚于海外国际功率大厂，但是也实现了一些突破。
方正微电子推出车规级SiC MOS 1200V产品，实现对国外产品替代
10月16日，方正微电子在首届“湾芯展”上重磅发布了车规/工规级SiC MOS 1200V全系产品。其中TPAK FA120T008AA产品采用高耐温塑封器件，采用芯片烧结和Clip bond技术提升器件性能，可以烧结外形更适合电动车主驱，1200V8mΩ。
图1：方正微电子SiC MOS功率模组 电子发烧友拍摄
还有，我们现场看到1200V 35m/60m/85mΩ应用于OBC，1200V 60m/85mΩ应用于DC/DC，1200V 60m/85mΩ应用于空调压缩机，1200V 16m/20m/35m/60mΩ应用于充电桩等场景。方正微电子副总裁、产品总经理彭建华表示，方正微电子车规1200V SiC MOS产品已经规模应用，特别是在新能源汽车主驱控制器上规模上车。
图2：方正微电子SiC芯片应用 电子发烧友拍摄
方正微电子在国产供应链上具备两大优势：一、公司已经实现了车规级碳化硅芯片量产，在芯片的设计与制造上均实现了独立自主，并且和国产SiC衬底、SiC外延的知名厂商实现强强合作；二、产能规模上也持续上量。公司已经实现6英寸SiC 产能9000片/月，预计2024年底产能将达到1.4万片/月，2025年将具备16.8万片/年车规SiC MOS生产能力。
方正微电子拥有两座Fab厂，Fab1还负责生产氮化镓晶圆，目前月产能为4000片。而Fab2为8英寸碳化硅晶圆生产线，预计将于年底通线，长远规划产能6万片/月。
比亚迪推出1200V SIC模块，功率大幅度提升30%！
比亚迪作为国内首家自主研发功率半导体芯片厂商，在IGBT和SiC的产品研发上一马当先。在2024年北京车展期间，比亚迪曾展出 1200V 1040A 高功率碳化硅模块。此模块采用双面银烧结等先进工艺。
相较于市场主流的SIC功率模块，比亚迪的1200V 1040A SiC功率模块在不改变原有模块封装尺寸的基础上将模块功率大幅提升了近 30%，突破了高温封装材料、高寿命互连设计、高散热设计及车规级验证等技术难题，主要应用于新能源汽车电机驱动控制器。
而在6月份的中国汽车重庆论坛上，比亚迪品牌及公共关系处总经理李云飞表示，比亚迪新建的碳化硅工厂将成为行业最大的工厂。他强调，比亚迪最新的碳化硅工厂将于今年下半年投产，产能规模是全球第一，是第二名的 10 倍。据悉，今年下半年起，比亚迪 20 万左右的车型也将搭载应用碳化硅的智能化方案，从而实现智能驾驶等更大范围的搭载应用，会通过 OTA（若硬件具备）或推出新款车型（若硬件不具备）的形式来覆盖。
芯联集成SiC模组进入国内车企和海外供应链
自2023年，芯联集成量产平面栅SiC MOSFET以来，芯联集成90%的SiC产品应用于新能源汽车主驱逆变器，且SiC MOSFET出货量已经居亚洲第一。受益于问界车型销量大增，带动了芯联集成SiC MOS主驱功率模块装车量快速增长。近期，芯联集成凭借1200V 600A SiC全桥塑封功率模块脱颖而出，成功入围“中国汽车新供应链百强”。
芯联集成执行事务合伙人袁锋表示，新能源的发展带来碳化硅（SiC）需求大幅增长。碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，在汽车行业中引起了巨大关注，是因为特斯拉在 Model 3 车型中使用了 48 颗碳化硅芯片。碳化硅最直观的优势是能显著降低 5 % 的能量损耗，直接降低了电池的成本。此外，碳化硅在超高压和大电流应用中显示出独特的材料优势。
他分享说：“2023年中国IGBT芯片出货中，芯联集成出货量稳居第一，在2024年上半年SiC MOSFET中国市场出货芯联集成位居国产厂商第一，全球第六。”
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10月28日，芯联集成公布了2024年第三季度财报，报告披露，芯联集成在2024年第三季度营收16.68亿，同比增长27.16%；毛利率转正达6.16%，同比提高14.42%。分业务来看，芯联集成新能源车业务板块收入同比增长接近30%，旗下SiC功率模块量产和定点项目持续增加，已获得比亚迪、小鹏、蔚来、理想、广汽埃安等多家知名整车厂定点采购，并已经成功打入欧洲市场。 据悉，芯联集成以SiC MOSFET芯片及模组产线组成第二增长曲线将保持国内领先地位，预期全年可以实现10亿元收入的目标。
写在最后
碳化硅上车已经成为大趋势，招商证券报告显示，2024年上半年国内新能源乘用车中碳化硅渗透率已超26%，除了英飞凌、ST、安森美等国际大厂外，本土SiC模块企业比亚迪半导体、芯聚能、芯联集成出货量激增。由于竞争激烈和应用场景复杂，车规级SiC MOSFET可靠性标准逐年提高，这也将进一步推动设计和制造技术进步。相信随着国产SiC模块企业在产品线覆盖、性能和应用领域持续耕耘，未来会在国内新能源汽车供应链上获得更大突破。
