国内碳化硅情况介绍

国内碳化硅情况介绍：

比亚迪作为国内车企，在车上用碳化硅已经有差不多5、6 年的历史，最早是在车载的OBC上用，后面是在车载弹簧、车载电控上面用，目前国内在碳化硅车型上，我们用的碳化硅的量是国内最多的，去年算上车载电控和车载 OBC，碳化硅的器件去年接近 2 个亿。今年预测可能到接近 5 个亿以上，甚至更大，因为今年芯片的资源非常紧张，所以导致目前还是处于瓶颈。

目前碳化硅的应用主要在车上，相对价值量更高，车上对成本的要求也没有那么强烈，因为碳化硅在整车应用之后会有系统优势。像碳化硅这种高端器件首先是在车上用， 其次才会去往未来工业、消费覆盖。目前成本还相对比较高。目前车载的两大应用，一是 电控，碳化硅的车载电控模组，我们早在2018年开发碳化硅模组，单车成本最早是在4000 以上，现在碳化硅每台车可以做到4000以下的成本，售价也比较高。目前主要是在一些比较高性能的车上，包括相对比较高端的20万甚至30万以上的乘用 车上会采用碳化硅的方案。国内目前采用碳化硅方案的像比亚迪的汉和特斯拉的model 3，蔚来的ET7，以及小鹏的G9。

因为本身碳化硅的特性是高频，在电源行业频率越高效率也会越高，包括对于整机的收益，省电收益比较大。目前电源行业采用碳化硅之后，能做到更高频率，可以把整个性能器件的变压器、电源开关转换的变压器，整 机的尺寸做的更小。目前以欣锐科技为主的企业，主要是在开发碳化硅的OBC，这一块我们也一直在做。2018年我们开始在自己的车上逐渐采用碳化硅OBC的方案，目前我们基本上100%的车都是采用碳化硅MOS加一些碳化硅的SBD的非常高效的OBC方案。OBC上一 般会用到4-8颗的碳化硅MOS，二极管也是4-8颗，主要是跟你的车型要不要去做双向充 电，是否为中低端车型相关。一辆车上我们基本上能用到差不多接近200-300块钱左右碳化硅的器件。

我们自供的芯片主要是代工，去年差不多1/3-1/2的水平。另外是进口，今年国内和海外越来越多的厂商开始在OBC上采用碳化硅Mos的方案，导致今年的产能也是非常紧张， 我们今年的车也增加了不止一倍。因为海外的厂商非常紧张，所以可以看到很多国产的厂 商陆续推出碳化硅Mos的方案，比较多的像瀚薪、瞻芯、艾特，包括国内的研究所，十三所、十五所都在推碳化硅Mos方案。目前我们也在导入一些国产，今年我们应用可能会超过2个亿以上，包括我们今年自研的部分和国产的引进，不过总体来说今年的供应相对还比 较少，尤其是在电控这一块，进口芯片相对比较紧张。

Q&A:

Q: 您刚才讲的在车载碳化硅电控的模组成本大概是 4000，能不能拆一下从衬底到外延片 到器件整个价值的分配，价值量的拆解或者是计算能不能再拆一下？

A: 目前一个模块里面是用到 36-48 颗芯片，单颗芯片在衬底上目前会占到 0.2 片—0.25 片 左右芯片的成本，按每片衬底量产 5000 价去算的话，衬底会接近 1000 块钱以上的成本。外延会占到 200-300 的成本。剩下的就是器件加工会占到接近 30%左右，接近500、600 块钱 的成本。衬底占 1000 以上，外延 200-300，器件会占到 500 以上，最后做成一个芯片之后， 在整个模块里面占到超过 2000 以上的成本，包括还有良率损失。另外，封装因为使用了一些更贵的材料，比如碳化硅的陶瓷料，包括封装工艺做了一些更新，封装成本会比原来硅 IGBT 模块贵 2 倍，封装成本会接近 1000 块钱左右。到终端测 试的良率还是相对偏低，由于目前芯片的不稳定，所以整个良率会低于 90%，算下来就是 3000 多的成本。最开始说的 4000 是因为当时的芯片更贵，目前海外厂商卖这块芯片不是按 一个晶圆卖给你，是按单颗芯片，比如 60，50 块钱一颗卖给你。

Q：碳化硅跟 IGBT 的技术还是有一些差异的，以后的竞争格局或者是前 5 家的市场份额的 分布是怎么判断的，一些小的企业因为在 IGBT 的车规认证没有机会，转成碳化硅以后，渗 透率提升的过程中，一些小企业有没有可能冒出来？

A:主要还是中高端应用，对芯片的质量要求还是比较高，还是由 Fab 的工厂比较有优势。之 前 IGBT 没有优势的厂商如果有 Fab 还是有机会的。

Q: 碳化硅设备这一块怎么看，国内有没有一些比较好的企业对碳化硅的进步比较有价值？

A：目前碳化硅的设备，特别是衬底的设备最重要的还是在温度的均匀性，之前很多的设备 主要是用感应加热，设备如果持续两周以上的，温度的均匀和一致性很重要。气压的控制， 目前也是比较关键的。设备再好，最关键的还是在关键参数的调配，比如怎么调气压和温度。海外的企业在这块也是做了很多年，包括一些缺陷和生产速度怎么平衡，如果要做的更快， 但成本会更低，但缺陷也会更多，所以整体要做一个平衡和折衷。设备这一块国内单晶炉目前也有很多厂商在做，像衬底生长的一些关键参数、专业程序，我觉得目前国内很多厂商还 需要时间。外延这一块的设备主要是海外企业了，外延跟衬底上不是一个原理，是化学方法 做，海外的外延厂商单体价格比较高，国内还是以进口为主。国内目前外延设备的厂商还没 有看到，因为价格还比较高。

Q: 目前国内车用碳化硅的市场增速情况怎么样，未来两三年能达到什么样的规模，请问您 有没有预期？

A: 我们内部提的目标还是比较激进的，2023年 50%甚至是 60%以上实现碳化硅电控级的应 用。目前 OBC 是 100%采用碳化硅 Mos，因为相对成本增加的不多，对系统来讲还有充电 效率和一些系统体积的收益。OBC 未来进展的速度会比电控更快，比如到 2025 年 OBC 国内基本上 70%-80%是用碳化硅 Mos 的方案。电控可能会相对慢一点，因为目前成本还是比较高，碳化硅的模块单颗芯片从 80 块钱到 60 再到 50 多还在持续的降本，目前做一个模块 要卖到 6000、7000 以上，所以很多电控厂还是不能接受的，主要还是未来跟降本相关，未来碳化硅模块可以做到 3000 左右价格的时候，我们觉得基本上能在国内电控实现 30%-40% 的普及率，按目前的节奏看可能就是在 2025、2026 年左右做到这样的水平。

Q: 公司半导体是 IDM 模式，碳化硅器件供应链是从衬底、外延和封装都是自己在生产， 还是现在在和其他厂商合作？

A: 衬底我们在开发，但是还没有量产，我们觉得衬底是未来整个产业链里面价值链比较高 的，包括良率质量很关键，所以衬底还在开发，要两年以上，最早在明年有一些样品出来。外延因为投资比较大，收益也不是太高，所以这一块未来主要是依靠外协，交给外面代工， 我们目前也投资了国内的天域，未来会绑定他做外协的一些加工。芯片我们最早已经在做 Fabless 的模式，芯片在 OBC 上也用了几年，Fab 正在自己建，最早明年 Fab 会开始有一些 芯片投产。封装像电控级的模块我们 2018 年就开始开发，最早在 2020 年底开始装车。除了 外延这一块没做之外，其他的我们基本都会涉及。

Q: 关于量的情况，您刚才提到 OBC 主要是一些 Fabless 公司来供，现在产能这么紧张的 情况下，如果明年的量继续上，他们怎么实现产品量的供应呢？

A: 已经在导入国产，OBC 没有电控那么紧张。从去年我们就引入瞻芯、瀚薪、爱仕特，今年 还引入了研究所，有十三所、十五所的器件，都能保证每月 100K 以上的出货。自研部分现 在是积塔代工。再加上小部分外采，总体来说今年可以满足。明年在车上还有 100 万台以上 的增量，需要看国产厂商产能的增量。像目前的瞻芯也在自己投资 Fab，明年 Fab 的产能也 会出来，包括爱仕特每个月能拿到 1000 片以上的产能，产能还能再往上扩。十三所目前产 能相对比较小，但也在扩展，我们在跟各个供应商沟通，OBC 上相对还好，按一台车上 6 颗 来算的话，基本上可以支撑 100 台以上的装车，这一块还是能够满足的。主要还是电控，本来预测今年 10%以上的替代率，差不多 15 万台以上的车，去年是 2 万台车，现在由于海外芯片的限制，像博世、ST 的芯片，博世是自己做电控，ST 是只供特斯拉，所以今年我们是拿不到更多了晶圆产能，只能供到 6-8 万台左右的量了，缺口还是比较大的。我们也去找过 一些国内厂家，目前要么是良率做的很差，要么是可靠性还没有那么高。

Q: 上游衬底这部分，WOLFSPEED 的衬底很多已经被锁定了，国内就算代工产能扩产的 话，上游衬底这一块能保证这个量的供应吗？

A: 目前天科合达、山东天岳产能还比较充足，目前可以满足 SBD，OBC，电控目前还没有国内的可用。

Q: 产业格局复杂，后续什么样的企业才能最终胜出？

A: 碳化硅未来 50%以上应用还会在车载电控上，未来谁先突破电控车规级别应用，谁就能有机会胜出。目前我们外购芯片的车载模块已经上车了，国内斯达也上车了。三安光电目前有做封装的开发，但是离上车还有一两年的时间。目前碳化硅模块上车的主要就是这几家，这几个厂家也在开发器件，因为有自己系统的车载应用，去开发器件会相对比较容易一些。做 代工业务的厂商，瞻芯应该比较快一点，他在义乌投了一些 Fab，设备很多都到位了，最早明年芯片就可以投产，是做代工模式业务里面目前相对最快的。国内目前的进展快的就是这几家，相对会有一些优势。

Q: 国内有的厂商 15mΩ和 17mΩ能出来，有代表意义吗？

A: 没有代表意义。有的成品一个模块成本 30000 块，一片只有不到 10 颗样品。良率、可靠性也还没有得到认证。

Q: 陶瓷衬板 AMB 比 DBC 衬板导热性能更好，但成本要上涨 10%-15%，有必要替换吗？

A: 硅的应用上，英飞凌 IGBT+SBD 的模块有 660A，820A,950A，三个规格。能达到 950A 就是因为用了 AMB 基板。他的 AMB 是 DBC 成本两倍左右，因为用了比较薄的 AMB，但是可以带来电流输送能力的 15%以上的提升，比较划算，根据应用需求来选取。碳化硅应用，AMB 必须要选用，因为碳化硅频率高，功率密度是 IGBT 的 2-3 倍，需要更强散热，如果继续使用 DBC 会影响器件寿命，AMB 基板要求 0.8mm 的铜板，成本是 DBC 的三倍、四倍。

审核编辑：汤梓红