碳化硅和IGBT在汽车的应用平衡？碳化硅的成本目前为什么降不下来？SiC市场各企业间的 ...

1、碳化硅和IGBT在汽车的应用平衡？

新能源汽车电驱系统对功率器件的要求，包括高功率、高功率密度、高效率、高转速、低噪音、低成本。

对于IGBT来说，高功率主要是对器件的要求要采用高压大电流的器件，750V一直到1200V，同样一个模块里面电流等级不断提升。高功率密度提高芯片本身的电流密度，封装主要是提高封装的电流密度，走集成化的方向发展。

高效率器件的要求低损耗，低导通损耗，低开关损耗。高转速提主要是提高载频，提高开关速度，降低开关损耗。

低噪音提高载频，高开关速度。

低成本IGBT来说是向大尺寸晶圆方向发展，8寸到12寸，走集成化，规模化生产。下面是美国能源部对电驱系统的发展目标，从2020年到2025年有两方面的指标要求，一个是成本，一个是功率密度要求87%的体积下降。

碳化硅器件在电驱系统的应用，国外主要是以特斯拉的model 3为代表，国内近年来以比亚迪汉为代表，开启了碳化硅在电机系统应用的序幕。

碳化硅器件为什么可以提高电动汽车主驱的效率？主要是采用MOSFET的性能，在轻载荷和小电流下面损耗会比IGBT低，同时碳化硅MOSFET具有低栅极电荷、高开关速度低开关损耗。碳化硅的主要好处是轻载荷下可以提高电动汽车的效率，同样电池容量下可以提高续航里程5-10%，再一个是可以提高主驱的功率密度，有利于小型化。

针对新能源汽车用功率器件的发展进展，目前功率半导体在汽车中的应用是以IGBT为主导的，行业有分析师预计在2035年左右IGBT市场会被碳化硅器件反超，从现在2021年到2035年还有15年左右的时间，在这个时间段里面还有2-3代迭代的过程。

目前整个行业发展是有利于IGBT还是碳化硅？

当前，IGBT的生产工艺从8寸到12寸，可以说有利于进一步降低IGBT的成本，可以带来30%单片的成本下降。如果针对电池技术的进步来说，电池成本越低越有利于IGBT器件。

但随着碳化硅可靠性的提升，成本的进一步下降，碳化硅凭借独特的性能优势，也有可能强势反超！目前业内有专家预测由于光伏和电动汽车的新兴应用需求的拉动，碳化硅可能在2023、2024年迎来一个比较大幅的价格下降，比较有利于碳化硅器件更大维度的普及，碳化硅应用市场预计2023-25年迎来快速增长，当然这其中更主要的是受电动汽车市场发展的拉动。

2、碳化硅的成本目前为什么降不下来？

首先硅生长温度是1500度左右，生长速度是很快的，碳化硅的生长温度是2100度到2500度，生长非常慢，一般是一个小时生长的长度小于一个毫米。直径方面，硅目前12、18英寸都有，碳化硅主流还是4寸或者是6寸，8寸在研发过程。

单晶晶棒的长度硅2米都是可能的，生产速度和成熟速度非常高，碳化硅基本上小于5个厘米，这个差异非常大，这也是碳化硅目前成本降不下来的主要原因。

再就是工艺方面的，硅的硬度不是很高比较适合进行切割抛光减薄，但是碳化硅都是非常困难的。正是因为这些因素碳化硅在可以预见的短期内肯定比硅要高。

3、SiC市场各企业间的竞争焦点？

目前行业厂商提供的产品或服务大致相同，或者至少体现不出明显差异。因此，各大厂家的竞争主要还是围绕在差异化竞争。

以安森半导体为例，其竞争优势在于全球领先的可靠性，高性价比，以及能够提供从单管到模块的非常宽泛的产品等一系列的竞争优势。此外，所有产品都符合车规级标准，确保最高级别的质量。

“安森美半导体的SiC器件有全球领先的可靠性，在H3TRB测试（高温度/湿度/高偏置电压）里，安森美半导体的SiC二极管可以通过1000小时的可靠性测试。实际测试中，会延长到2000小时，大幅领先于市场的可靠性水平；如何实现高性价比？

一是通过设计、技术进步来降低成本；二是通过领先的6英寸晶圆的制造以及最好的良率来达到好的成本；三是通过不断地扩大生产规模，用比较大生产规模降低成本。慢慢地，小规模的厂家就会比较难竞争。

未来，行业头部企业为了规模经济的利益，扩大生产规模，市场均势会被打破，在“削价竞销”或“赢者通吃”的规律下赢得自身竞争力。即在市场经济条件下，企业从各自的利益出发，为取得较好的产销条件、获得更多的市场资源而竞争。通过竞争，实现企业的优胜劣汰，进而实现生产要素的优化配置。