(2.17)为何碳化硅（SiC）被称为“千亿风口”？

实现“碳中和”的多条路线，都绕不开碳化硅这个上游材料！目前已经有越来越多的机构在调研这一条线了，为什么是SiC碳化硅呢？因为它是上游核心材料，“碳中和”战略核心覆盖领域！

国内要实现“碳中和”，需要发力的方向很多：供给端扩大光伏发电、风电发电；需求端提升新能源车比例；输送端发力特高压，全面发展新能源！

而SiC碳化硅，正是光伏、新能源车、特高压的上游材料，凭借低功耗、耐高温、耐高压的优势，广泛应用于光伏逆变器、特高压基站、新能源车功率器件！

2019 年中国 SiC、GaN 电力电子器件应用市场中，消费电源是第一大应用，占比 28%，工业及商业电源次之，占比 26%，新能源汽车排第三，占比 11%，未来随着 SiC、GaN 产品的成本下降，性价比优势开始凸显，将会有更多的应用场景。预测 2027 年 SiC 器件的市场规模将从 2020 的 6 亿美元增长至 100 亿美元，呈现高速增长态势。

碳化硅功率器件主要应用领域

2019 年，新能源汽车细分市场的 SiC 器件应用规模（含整车和充电设施）约为 4.2 亿元，较上年增长了 70%，未来五年预计将保持超过 30%的年均增长。2019 年，第三代半导体电力电子器件在工业及商业电源的市场规模接近 9 亿元，增速超过 30%。

受 5G 浪潮、汽车电气化、物联网、智慧城市、军用雷达等宏观要素推动，终端的消费电子、汽车电子带来更新换代需求；而云端数据中心催化了服务器市场的高速增长；同时 5G 基站新浪潮带来了通讯电源市场的爆发。

一方面受通讯电源、服务器电源的市场高速增长影响，另一方面在工商业电源中成本敏感度稍低，随着 SiC、GaN 产品的成本下降，大量解决方案的出台，第三代半导体产品的性价比开始凸显，因此工商业领域，特别是毛利较高的高端市场，新技术的渗透较预期的快。

全球 SiC 和 GaN各应用领域预测

在光伏发电应用中，基于 硅基器件的传统逆变器成本 约占系统 10% 左右，却是系统能量损耗的主要 来源之一。

使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅MOSFET 与 碳化硅 SBD 结合 的功率模块的光伏逆变器，转换效率可从96%提升至 99% 以上，能量损耗 降低 50% 以上，设备循环寿命提升 50 倍，从而能够缩小系统体积 、增加功率密度、延长器件使用寿命 、降低生产成本 。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器的未来发展趋势。在组串式和集中式光伏逆变器中，碳化硅产品预计会逐渐替代硅基器件。

光伏逆变器中碳化硅功率器件占比预测

汽车应用方面，特斯拉逆变器模组上率先采用了 24 颗碳化硅 SiC MOSFET。

Model 3 的 SiC 单管模块设计与 Model S/X 采用 Infineon IGBT 单管思路一致，好处是实现不同功率等级的可扩展，同时还能提升模块封装良率，降低半导体器件成本。

2020 年，比亚迪汉 EV 车型电机控制器首次使用了比亚迪自主研发并制造的 SiC MOSFET 控制模块，大大提高了电机性能。

宽禁带最直接的好处，有更高的击穿场强，也就是耐高压，即是可以控制更高的系统电压。比亚迪汉能够使用 650V 电压平台，也有碳化硅的功劳。高电压意味着低电流，能减少设备电阻的损耗。对电机设计来说，也更容易在小体积下实现更高功率，也因此，比亚迪汉可以轻松实现 3.9S 的 0–100 加速性能。

碳化硅还有两大优势，一个是饱和电子速度更高，一个是导热率更高、耐温性能更高。饱和电子速度快，也就是可以通过更大的电流。碳化硅材料的电子饱和速度是硅材料的两倍，因此在设备设计时，匹配的电流强度更容易远离设备的饱和电流，也就能实现在导通状态下更低的电阻。

这能减少电能的损耗，也有助于降低设备发热，简化散热设计。特别是在瞬时大电流情况下，设备温度积累减少，再加上耐温性增加与材料本身更强的导热率，也让设备散热更容易。车辆也就能爆发出更大的功率。这是比亚迪汉能实现363Kw 功率的原因。使用磷酸铁锂的情况下能达到 605 公里的续航里程，显然也有碳化硅的功劳。

丰田燃料电池车 Mirai 车型采用碳化硅模块，电装与丰田的 SiC功率模块的应用历经 HEV、燃料电池巴士和燃料电池乘用车。

新 Mirai 的新一代固态燃料电池核心组件 Toyota FC Stack 搭配了用多个 SiC 功率半导体的 FC 升压变换器。搭载了 SiC 功率半导体（含二极管和晶体管）的新型升压功率模块体积缩小了约 30%，损耗降低了约 70%，在实现功率模块小型化的同时提升了车辆的燃油效率。

根据 Infineon 数据，2020 年，48V 轻混汽车需要增加 90 美元功率半导体，电动汽车或者混动需要增加 330 美元功率半导体。如果要采用碳化硅器件，单车价值量则更高。

彭博新能源财经（BloombergNEF）预测，2025 年全球新能源汽车有望达到1100 万辆，中国占 50%，2030 年有望达到 2800 万辆，2040 年将达到 5600万辆。届时，电动汽车销量将占到全部新车销量的 57％。

预测 2025 年中国碳化硅晶片占全球比将从 2020 年的 8.6%提升至 16%。

根据半导体时代产业数据中心，预测 2020 年中国碳化硅晶片在半导体领域的出货量 13 万片，仅占全球 8.67%；预测 2025 年出货量 80 万片，2020-2025 年复合增长率为 43.8%，远高于全球 27.2%复合增长率，中国出货量占有率上升至 16%。

文稿来源：股市挖矿工