开云-SiC上车提速，清纯半导体把握国产替代先机

2024-12-10

[导读]综合自中汽协、EVvolumes.com的多方数据，新能源汽车行业增加势头强劲。我国2021、2022、2023年新能源汽车销量别离为350万辆、689万辆、950万辆，市场据有率31.6% 估计2024年产销量1200-1300万辆，市占率跨越45%；约占全球产销量60%。综合自中汽协、EVvolumes.com的多方数据，新能源汽车行业增加势头强劲。我国2021、2022、2023年新能源汽车销量别离为350万辆、689万辆、950万辆，市场据有率31.6% 估计2024年产销量1200-1300万辆，市占率跨越45%；约占全球产销量60%。而在新能源汽车蓬勃成长的背后，SiC也乘势而起，成为绝对主流。在近日召开的“E维智库第12届中国硬科技财产链立异趋向峰会暨百家媒体论坛”上，国内SiC头部企业清纯半导体的市场司理詹旭标颁发了题为《车载电驱供电电源用SiC手艺最新成长趋向》的演讲，和我们分解了SiC财产近况，和中国芯片厂商的机缘地点。新能源势头强劲，SiC利用提速正如文章开首所言，新能源汽车行业势头强劲，而要实现行业快速稳健成长，礼离不开SiC在主驱、高压快充和充电桩上的全方位利用渗入。跟着SiC（碳化硅）手艺的快速成长，特别是在国内乘用车市场，SiC的利用逐年增添。2023年，国内发布的SiC车型已达142款，此中乘用车占76款。作为新能源汽车的焦点手艺之一，750V和1200V的SiC MOSFET器件成为主流，其机能、质量、价钱和产能是鞭策SiC年夜范围利用的要害要素。SiC手艺不但在数目上显现增加趋向，还为新能源汽车带来了显著的机能晋升。在新能源汽车的续航表示方面，SiC MOSFET与传统的Si IGBT + Si FRD手艺比拟，揭示了优胜的效力。在低导通电阻和低开关消耗的特征加持下，SiC MOSFET能有用削减70%的消耗，从而晋升约5%的续航里程。这对电动汽车的用户体验和市场接管度相当主要，可以或许更好地知足消费者对续航能力的需求。充电效力一样是新能源汽车普和进程中需要解决的要害问题。消费者采办电动汽车时，充电未便和续航里程短是首要的挂念。SiC手艺在高压快充方面的利用，正在积极鞭策充电速度的晋升。充电功率慢慢向350kW以上标的目的成长，估计到2025年，单枪充电功率将跨越100kWh，使电动汽车在更短时候内取得足够的电量，从而减缓消费者的补能焦炙。与此同时，SiC手艺在充电根本举措措施行业中的利用也正在加快。2023年，工信部等八个部分发布了关在推动公共范畴车辆电动化的政策，打算在2023至2025年时代，公共充电桩与新能源汽车的比例到达1:1。瞻望将来，到2030年，我国新能源汽车保有量将到达6000万辆，车桩比例也将实现1:1的方针。跟着市场的不竭扩大，估计到2028年，充电根本举措措施市场范围将冲破1124亿美元，揭示出强劲的成长潜力。 SiC手艺不但驱动了新能源汽车机能和充电效力的晋升，还将在将来为全部行业供给更普遍的撑持，加快电动化历程。当前国内的SiC头部企业还没有实现排位，但清纯半导体已完成结构。 “充电模块全部体量长短常年夜的，像充电行业此刻的成长是比力敏捷的，并且它也是国产SiC器件第一个冲破口。跟着光伏储能包罗充电桩的成长，也是能带动SiC器件全部行业的成长。”詹旭标暗示，“我们公司开创人张清纯教员在业界已有近30多年的器件设计和量产经验。今朝我们第二代的产物手艺程度，已跟行业头部客户今朝在售的产物是完全持平的，接下来第三代产物手艺程度也会跟头部企业新一代的产物完全对齐。” SiC财产扩大过度，卷价钱更要卷手艺但是在如许的一个蓬勃成长的财产背后，一个残暴的实际已最先显现。那就是跟着从各年夜巨子到国内企业的抢先结构，叠加上近两年来的汽车需求下滑，SiC已进入了残暴的价钱厮杀阶段。预估全球SiC市场范围到2025年将接近60亿美元，年均复合增加率为36.7%。但是，今朝国内SiC器件在车规级市场的供给首要依靠进口，2023年全球SiC市场被国外几家龙头企业垄断，前五年夜企业的市场份额高达91.9%。在出产方面，跨国企业正在加年夜产能扩大打算，如Wolfspeed、Rohm、onsemi、Infineon、ST Micro等纷纭投资扩年夜出产线，估计将来几年全球SiC产能将年夜幅增加。同时，国内厂商也在积极晋升产能，估计到2026年，国内SiC年产量将到达468万片，以知足新能源汽车市场的需求。最后，产能多余的风险也逐步闪现，SiC出产的快速扩大和剧烈的市场竞争可能致使SiC MOSFET价钱快速下跌，估计2024年SiC IGBT价钱将降落约35%。为了在剧烈的市场竞争中保存，SiC企业将来需要经由过程范围化和手艺立异来下降本钱，成为市场主导者。在卷产能、求降本的同时，手艺的演进也在加速节拍。对照主流厂商（如Wolfspeed、ST Micro、onsemi、Rohm、Infineon、Bosch）利用的分歧布局设计，包罗平面栅和沟槽栅设计。平面栅布局（例如Wolfspeed、ST Micro和onsemi）经由过程优化搀杂和更小的栅间距来下降电阻，而沟槽栅布局（如Rohm、Infineon和Bosch）则操纵沟槽的设计进一步晋升机能。从2012年到2023年，跟着电压级别（650V、750V、1200V）的提高，分歧厂商在下降比导通电阻（单元面积的导通电阻）方面的进展。整体来看，比导通电阻不竭下降，特殊是在1200V的利用中，到达2.3至2.8 mΩ·cm²。这反应了跟着工艺手艺的成熟，SiC MOSFET在导通电阻机能上获得了显著改良，但沟槽栅布局在此方面临时还未周全超出平面栅设计。 “相当在每过3-6年的区间，国际厂商会迭代一次，而且每次迭代大要降落20%-25%的Rsp程度。主流的SiC特别是国外的手艺程度，好比1200V SiC的Rsp大要能到达2.3~2.8mΩ。而今朝国内1200V SiC MOSFET Rsp可能在2.8~3.3 mΩ。”詹旭标坦言到。清纯半导体SiC产物，对标国际一流程度国内SiC器件手艺的进展和成长趋向显著。跟着主驱和光储充等行业的快速成长，国内SiC财产链慢慢完美，从材料、辅材到衬底、外延、加工装备，再到设计和代工，各个环节根基上都已具有较高程度。在各细分范畴内，都出现出具有代表性的企业。整体手艺程度与国际头部企业比拟差距较小，处在可接管的规模内。而像清纯半导体的产物机能，已可以队标国际一流程度 “我们根基上是以1年1代的节拍快速迭代，从我们第一代产物Rsp是在3.3 mΩ摆布。客岁发布我们第二代产物是在2.8 mΩ。今朝跟国际巨子最早进的手艺程度是完全打平的。”詹旭标暗示。据悉，清纯半导体在主驱范畴的手艺成长成绩显著，已推出了多款尺寸的SiC器件，如24平方毫米、25平方毫米、27平方毫米和30平方毫米的产物。这些产物的焦点参数完全对标国际一流程度，在某些参数和靠得住性方面乃至优在国际主流厂家。 2022年，清纯半导体发布了全球最低导通电阻的SiC MOSFET，其导通电阻为3.5毫欧，尺寸为10×10平方毫米。固然今朝产能有限，但这一产物为公司下一代产物的研发供给了主要参考。经由过程对分歧材料和工艺的良率阐发，清纯半导体依照一年一代的手艺线路稳步推动产物进级。第三代产物打算实现的比导通电阻为2.4 mΩ·cm²，但估计现实机能可能会更优。针对国际领先企业在新能源汽车范畴的成熟器件，清纯半导体进行了1:1的机能对照。在不异驱动、不异参数、不异电路板前提下，清纯的产物在串扰按捺、耐受能力和振荡节制等方面表示更佳。特殊是在栅极串扰电压测试中，清纯的产物从-4V串扰至0.8V，而对照厂家产物则跨越4V。清纯产物因更低的串扰电压表示，避免了可能的纵贯现象和能量消耗。在开关消耗方面，清纯半导体产物在不异dv/dt前提下具有更优的动态机能和更低的开关消耗，相较竞品可下降35%-40%的消耗，从而显著晋升产物效力。最近几年来，工业级利用特殊是光储充范畴对靠得住性的要求极高，遍及采取车规品级的测试尺度。清纯半导体在靠得住性方面进行了年夜量严苛测试，双应力测试、高压H3TRB等项目均超行业尺度，以90%-100%的测试要求进行查核，并将器件的结温查核尺度提高至200度，靠得住性测试时长也翻倍。另外，公司还展开了动态栅应力DHTGB测试、负栅偏压体二极管反复浪涌测试等，确保产物在高尺度下的不变性。今朝，清纯半导体已发卖约400万颗MOSFET，掉效力低在1PPM。国内SiC财产已进入洗牌快车道，清纯半导体推动自立化历程 “SiC半导体财产成长很是迅猛，国内涵SiC材料、器件量产已进入内卷和洗牌快车道。”詹旭标感伤到。“因为各类缘由，SiC MOSFET在乘用车主驱利用今朝仍依靠进口，但我相信将来2~3年后场合排场必定会有年夜幅改良。”詹旭标对将来SiC的自立化历程布满决定信念。据悉，在半导体手艺成长趋向方面，清纯半导体首要存眷以下三点：材料方面，6寸晶圆的主流趋向是向年夜尺寸、低缺点的SiC衬底和外延制备标的目的成长，以下降本钱并晋升良率；器件设计则寻求更低的比导通电阻和更高的靠得住性，接近硅基IGBT的尺度；工艺上，沟道迁徙率问题需增强研究，以鞭策根本手艺前进。清纯半导体将财产成长划分为两个阶段：第一阶段是国际芯片供给商主导供给链，国内实现部门SiC材料替换；第二阶段是国内实现周全国产替换，国际芯片和终端企业与国内企业睁开深度合作。这一趋向代表了国内SiC财产的慢慢自立化历程。 “剧烈的竞争促使国内SiC半导体产物价钱快速降落、质量不竭提高、产能延续扩年夜，主驱芯片国产替换已起步，并将慢慢上量，终究主导全球供给链。”詹旭标说到。