電子發(fā)燒友原創(chuàng) 章鷹

近日，美國(guó)電動(dòng)汽車大廠特斯拉在投資者活動(dòng)日上，動(dòng)力總成負(fù)責(zé)人Colin Campbell表示：“為進(jìn)一步降低車輛成本，計(jì)劃在下一代電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)中減少碳化硅（SiC）晶體管75%的使用量?！碑?dāng)天，安森美半導(dǎo)體，ST Microelectronics和Wolfspeed的股價(jià)下跌。

特斯拉高調(diào)“減碳”消息一出，其他汽車廠商是否跟進(jìn)呢？業(yè)內(nèi)專家對(duì)電子發(fā)燒友記者表示，碳化硅市場(chǎng)今年依然是供不應(yīng)求的狀態(tài)，尤其是新能源汽車行業(yè)對(duì)于碳化硅井噴的需求。調(diào)研機(jī)構(gòu)TrendForce的預(yù)估，電動(dòng)車市場(chǎng)2023 年的成長(zhǎng)率將達(dá)到36.2%，SiC（碳化硅）占功率半導(dǎo)體元件市場(chǎng)比重會(huì)從2021 年的4.1%，到2025 年上升至12.4%。

碳化硅寬禁帶半導(dǎo)體具備高頻、高效率、耐高溫、高功率密度和高可靠性特點(diǎn)，它們比用硅功率晶體管制成的半導(dǎo)體承受更多的熱量，具有更長(zhǎng)的使用壽命并且更節(jié)能，廣受新能源汽車大廠歡迎。結(jié)合國(guó)內(nèi)、國(guó)際第三代半導(dǎo)體最新的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和國(guó)內(nèi)五大車廠在第三代半導(dǎo)體的布局，本文詳細(xì)分析國(guó)內(nèi)車企在SiC產(chǎn)業(yè)鏈布局的最新進(jìn)展。

十大車企業(yè)在車用SiC產(chǎn)業(yè)鏈的布局

圖：電子發(fā)燒友根據(jù)公開(kāi)資料制圖

SiC在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊

中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)趙靜表示，2022年受到疫情影響，半導(dǎo)體進(jìn)入下行周期。但是在新能源汽車、光伏、儲(chǔ)能應(yīng)用的需求增長(zhǎng)下，第三代半導(dǎo)體的市場(chǎng)增長(zhǎng)超預(yù)期。據(jù)CASA Research預(yù)測(cè)，到2026年，中國(guó)SiC、GaN功率器件的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到366億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到36.5%。其中新能源汽車（含充電設(shè)施）是最大的應(yīng)用場(chǎng)景。
國(guó)際調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole發(fā)布的報(bào)告顯示，2021-2027 年全球碳化硅功率器件市場(chǎng)規(guī)模有望從 10.90 億美元增長(zhǎng)到 62.97 億美元，其中車規(guī)級(jí)市場(chǎng)空間有望從 2021 年 6.85 億美元增長(zhǎng)至 2027 年49.86 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)39.2%，2027 年車規(guī)級(jí)SiC 器件占整個(gè) SiC 器件市場(chǎng)的比例有望提升至79.18%。其中主驅(qū)逆變器市場(chǎng)規(guī)模約為44.1 億美元，約占據(jù)整個(gè)車規(guī)級(jí)市場(chǎng) 88.6%份額，并占據(jù)整個(gè)SiC 器件市場(chǎng)70%以上的市場(chǎng)空間。

國(guó)內(nèi)車廠在碳化硅產(chǎn)業(yè)的最新布局

比亞迪：SiC模塊規(guī)模應(yīng)用，高端車型搭載SiC電控技術(shù)平臺(tái)

比亞迪是國(guó)內(nèi)新能源汽車排名第一的廠商，它在碳化硅產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展最為迅速。2020年，比亞迪高端車型“漢”搭載了SiC器件，預(yù)計(jì)2023年，比亞迪將在旗下的電動(dòng)車中，實(shí)現(xiàn)SiC器件對(duì)硅級(jí)IGBT器件的全面替代，將整車性能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提升10%。

近日，比亞迪半導(dǎo)體官方微信顯示，這家公司功率半導(dǎo)體產(chǎn)品中心盧漢漢博士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)參賽項(xiàng)目“車規(guī)級(jí)SiC MOSFET研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”一舉獲得“第一屆粵港澳大灣區(qū)博士博士后”創(chuàng)新組決賽優(yōu)勝獎(jiǎng)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的車規(guī)級(jí)SiC MOSFET產(chǎn)品，突破高溫封裝材料、高壽命互連設(shè)計(jì)、高散熱設(shè)計(jì)及車規(guī)級(jí)驗(yàn)證等技術(shù)難題，該功率模塊已經(jīng)在2020年搭載在比亞迪明星車型“漢EV”上市，助力整車實(shí)現(xiàn)百公里加速3.9s，整車NEDC續(xù)航提升30Km，系統(tǒng)效率提升3.6%。已實(shí)現(xiàn)SiC模塊在新能源汽車高端車型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器中的規(guī)模化應(yīng)用。同時(shí)，比亞迪半導(dǎo)體也是全球首家、 國(guó)內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn) SiC 三相全橋模塊在新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器中大批量裝車的功率半導(dǎo)體企業(yè)。

圖：比亞迪半導(dǎo)體官方微信

去年，比亞迪發(fā)布了高端汽車品牌“仰望”，該品牌包括兩款量產(chǎn)車型U8和超跑U9，仰望品牌U8車型的電驅(qū)總成系統(tǒng)搭載了SiC電控技術(shù)。比亞迪推出全新一代SiC電控技術(shù)平臺(tái)——“易四方”，易四方技術(shù)平臺(tái)搭載的電驅(qū)總成系統(tǒng)最大馬力可超 1100 匹，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 20500rpm，行業(yè)領(lǐng)先。同時(shí)，易四方技術(shù)平臺(tái)全系車型都將標(biāo)配 800V 高壓 SiC 電控，最高效率可達(dá)99.5%，功率密度提升100% ，整車工況效率提升3%以上。

長(zhǎng)安汽車：自建SiC項(xiàng)目+投資+CSS技術(shù)平臺(tái)

2021年底，長(zhǎng)城汽車股份有限公司與河北同光半導(dǎo)體股份有限公司簽署戰(zhàn)略投資協(xié)議。這宣告著長(zhǎng)城汽車正式進(jìn)軍第三代半導(dǎo)體核心產(chǎn)業(yè)。長(zhǎng)城汽車作為領(lǐng)投方入股同光股份，將推進(jìn)后者的碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展，聚焦第三代寬禁帶半導(dǎo)體碳化硅在新能源汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。2022年，長(zhǎng)安汽車推出首款SiC車型沙龍機(jī)甲龍，因搭載了SiC技術(shù)，支持800V超級(jí)快充，峰值電流高達(dá)600A，充電10分鐘，即可實(shí)現(xiàn)CLTC續(xù)航401公里。

除了自建SiC模組項(xiàng)目外，長(zhǎng)城汽車也在積極布局SiC產(chǎn)業(yè)鏈。緯湃科技將為長(zhǎng)城汽車旗下中高端電氣化平臺(tái)配套新一代高壓逆變器，可根據(jù)客戶需求適配不同功率、不同模塊（硅基/SiC）的應(yīng)用。

2023年，長(zhǎng)城汽車對(duì)SiC產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行入深入的布局，模組封測(cè)項(xiàng)目聚焦核心技術(shù)，通過(guò)CSS技術(shù)平臺(tái)，模塊控制密度可以提升50%、成本降低30%，主要應(yīng)用于主逆變器及充電領(lǐng)域，規(guī)劃車規(guī)級(jí)模組的年產(chǎn)能是120萬(wàn)套。長(zhǎng)安汽車旗下的蜂巢傳動(dòng)科技正在加快SiC模塊生產(chǎn)線的建設(shè)進(jìn)度。

上海大眾：完成碳化硅“三合一”試制，預(yù)計(jì)搭載在ID.4 X車型

2022年，上汽大眾官方宣布完成碳化硅“三合一”電橋試制，未來(lái)將搭載在ID.4 X車型上。這項(xiàng)技術(shù)將有效提升車輛的續(xù)航水平。

上汽大眾驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部門在2021年3月正式立項(xiàng)，開(kāi)發(fā)一款MEB平臺(tái)的碳化硅“三合一”電橋產(chǎn)品。上汽大眾與國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的碳化硅功率半導(dǎo)體模塊供應(yīng)商“臻驅(qū)科技”合作，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程。6月底，項(xiàng)目組完成了碳化硅電控部分的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。7-11月，項(xiàng)目組在公司內(nèi)部臺(tái)架上獨(dú)立完成了碳化硅 “三合一”電橋的集成試制和測(cè)試。12月，經(jīng)過(guò)數(shù)月的測(cè)試、迭代和驗(yàn)證，該產(chǎn)品亮相“上汽大眾預(yù)研技術(shù)展示日”。據(jù)悉，碳化硅電控的最高效率達(dá)到99.9%，未來(lái)搭載碳化硅技術(shù)的ID.4 X車型可以提升4.5%續(xù)航里程。

吉利：200KW SiC電驅(qū)下線，2023款極氪001搭載SiC新車

2022年，極氪威睿200kW SiC電驅(qū)動(dòng)總成正式批產(chǎn)下線。該款總成是基于吉利浩瀚架構(gòu)打造的首款SiC電驅(qū)產(chǎn)品，其中的核心SiC模塊則由國(guó)內(nèi)廠商芯聚能提供。該產(chǎn)品可使整車?yán)m(xù)航里程提升約3%~5%左右。目前吉利共擁有3款SiC汽車，其中2022年發(fā)布的包括smart精靈和極氪009，分別于4月和11月發(fā)布，還有2023年1月發(fā)布的極氪001。

2023年1月，吉利極氪001率先推出了SiC新車。這款新車依托碳化硅技術(shù)，通過(guò)熱管理系統(tǒng)&驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化，有效提升電驅(qū)系統(tǒng)效率，讓極氪001的CLTC綜合工況續(xù)航提升6-10km，零到百公里加速時(shí)間僅需3.8s；除了現(xiàn)款的86kWh和100kWh電池包外，最大可支持140kWh電池包，實(shí)現(xiàn)CLTC綜合工況續(xù)航里程1032km。

蔚來(lái)：已經(jīng)量產(chǎn)5款SiC車型

作為造車新勢(shì)力的代表品牌之一的蔚來(lái)，2020年7月SiC項(xiàng)目已經(jīng)立項(xiàng)。2021年6月首臺(tái)碳化硅電驅(qū)系統(tǒng) C 樣件下線。接著，蔚然動(dòng)力一份編制于2021年8月份的新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)建項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告顯示，除了碳化硅研發(fā)實(shí)驗(yàn)室外，蔚來(lái)將建設(shè)自研碳化硅功率模塊工藝實(shí)驗(yàn)。

據(jù)悉，蔚來(lái)采用了SiC電驅(qū)系統(tǒng)的純電動(dòng)汽車包括ET7和ET5。其中ET7是首款搭載SiC電驅(qū)的車型，采用的前永磁同步電機(jī)功率達(dá)到了180kW，使用了碳化硅功率模塊替代了傳統(tǒng)的硅基IGBT功率模塊，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)硅基IGBT電壓范圍窄、通過(guò)的電流不夠大的劣勢(shì)。第二款SiC電驅(qū)車型，ET5，是在后驅(qū)采用210kW的碳化硅永磁電機(jī)。

除了ET5和ET7外，蔚來(lái)旗下還有三款SiC車型，分別為ES7、新一代ES8及EC7。其中，蔚來(lái)ES7于2022年6月發(fā)布，新一代ES8及EC7于2022年12月發(fā)布；ET7已于2022年3月啟動(dòng)交付；ET5 于2022年8月正式下線，9月開(kāi)啟交付。

SiC給新能源汽車帶來(lái)的兩大方面的好處：一是在低載時(shí)的能效和里程可顯著增加，尤其是在城市工況下，綜合工況效率≥91.5%；二是通過(guò)的電流能力提升了30%，帶動(dòng)續(xù)航里程等性能的提升。與此同時(shí)，電池的容量越大，使用SiC能夠帶來(lái)的利益越多。

小結(jié)

SiC 已逐漸在電動(dòng)車主驅(qū)逆變器中扮演要角，未來(lái)隨著電氣架構(gòu)將往800V邁進(jìn)，而耐高壓SiC 功率元件預(yù)料將成為主驅(qū)逆變器標(biāo)配。面向產(chǎn)業(yè)朝800V及以上高壓方向發(fā)展，目前碳化硅功率模塊在電動(dòng)車主驅(qū)逆變器的規(guī)?；瘧?yīng)用已經(jīng)開(kāi)始。

2022年是國(guó)內(nèi)碳化硅上車元年。2023年，SiC加速上車，一方面是緩解IGBT短缺現(xiàn)狀，一方面SiC上下游產(chǎn)業(yè)鏈為上車進(jìn)行沖刺，我們看到比亞迪、吉利、上汽大眾、東風(fēng)、蔚來(lái)、問(wèn)界和小鵬等更多國(guó)內(nèi)車企推出碳化硅量產(chǎn)車型。行業(yè)專家認(rèn)為，當(dāng)SiC的成本降至Si基成本的2倍左右，SiC電驅(qū)系統(tǒng)的綜合優(yōu)勢(shì)將會(huì)體現(xiàn)出來(lái)，我們期待2023年SiC產(chǎn)業(yè)迎來(lái)新的變化和亮點(diǎn)。