虽然市场产销两旺，但是我国碳化硅功率器件仍处于早期阶段，如何降低成本、稳定质量、提升良率，是国产碳化硅功率半导体在车上大规模应用的关键。业内认为，这一方面依赖于企业主体的技术创新，另一方面也有待芯片、模组、零部件和整车等产业链企业的多元协同。
功率半导体“放量年”
湖南三安半导体产业园，坐落着中国第一条、世界第三条碳化硅全产业链垂直整合超级工厂项目，仅参观走廊就超过两公里。透明玻璃窗内，长晶炉等设备无声运转，工人在各条产线加紧作业，机器人则进行着抛光等工序。
2020年，三安光电筹划在长沙成立子公司投资建设碳化硅等化合物第三代半导体的研发及产业化项目，包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链，投资总额160亿元。一期工程前年投产，如今6英寸碳化硅晶圆产能已经爬坡至20万片/年。
据湖南三安半导体销售副总经理张真榕介绍，公司订单量目前处于饱和状态，前两个月的销售额均达亿元级别。其中，新能源汽车功率半导体步入放量期，三安用于主驱的碳化硅功率半导体有望在今年四季度正式上车。
今年中国电动汽车百人会论坛上，英飞凌科技方面也透露，到2027年，英飞凌第三代半导体碳化硅相对目前对比产能会是10倍左右的增加，目标是达成在2030年左右占有30%的市场份额。
天岳先进、天科合达、烁科晶体……都已经成为碳化硅半导体界的重要玩家。半导体定义汽车的时代，碳化硅在资本市场早已点燃。A股市场中第三代半导体概念公司已经超过80家，氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等都是其中的代表性材料。有机构预测，去年全球碳化硅器件市场规模43亿美元，2026年有望成长至89亿美元。
相较于美国的高比例，以及欧洲完整的产业链，国内碳化硅芯片类企业在技术和产能上存在差距。随着越来越多厂商的产能扩建和上车提速，差距也在加速缝合。
“汽车市场的结构性缺芯，国产化是破题办法之一。”奇瑞汽车研发总院芯片规划总监郭宇辉对记者解释说，“碳化硅芯片项目投资建设期需18-24个月，去年有许多碳化硅项目的投资，要2025年会释放产能，届时碳化硅功率半导体的紧缺状况或会缓解。”
在近年来陆续投产的多个碳化硅制造项目中，三安光电是国内首家实现SiC垂直整合产业链布局的公司，张真榕认为，这种模式有利于实现每个节点都能独立“做生意”，也可以构筑起较高的竞争门槛，并通过服务的“统包”相应市场需求。
功率半导体渐渐分野，IGBT和碳化硅(SiC)是两大主流路线。按业内共识，20万元以内的电动车通常会选用IGBT，20万元以上的电动车则倾向于碳化硅功率半导体。后者具有损耗小、耐高压、耐高温的特性，更为适配高端车型。
“我们认为，碳化硅功率半导体很可能走出类似LED的发展之路。”张真榕对记者表示，此前三安光电所主营的LED产业开始阶段价格高企，后来随着技术创新和规模化效应显现，逐步走入寻常百姓家。
汽车功率半导体需求旺盛
新能源汽车是全球汽车产业转型升级的主要方向。2022年是全球新能源汽车产业发展具有标志性意义的一年，年销量首次突破1000万辆，同比增长63.6%。芯片是新能源汽车不可或缺的关键器件，已经成为影响汽车产业发展的关键性因素。随着新一轮科技革命和产业变革的兴起，汽车的智能化、网联化、电动化加速演进，新能源汽车、智能网联汽车产业的蓬勃发展，芯片在汽车当中的重要性日益提升，需求保持稳步上升。数据显示，2022年，全球汽车半导体市场总额达到530亿美元。预计2027年，汽车半导体市场将达到2000亿美元。2022年到2027年，年复合增长率将保持在30%以上。
功率半导体是整个汽车芯片几大类产品中非常重要的一环，广泛用于转换器、充电器、逆变器等实现能量互换的关键零部件中。在纯电动车型中，功率半导体使用量大幅提升，占比达到55％。
目前，国际领先汽车企业的功率半导体产品已从标准品应用步入到定制品开发，通过定制化实现产品差异化竞争；国内汽车企业功率半导体产品虽仍以标准品应用为主，但也逐步启动定制化开发，技术追赶国际竞企与竞品。2021年投产的湖南三安长沙项目，业务涵盖碳化硅衬底材料、外延片、晶圆生产及封装测试等环节，是国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链。湖南三安半导体销售副总经理张真榕在接受记者采访时表示：“我们的车规级碳化硅MOSFET产品正配合多家车企做流片设计及测试并取得重大突破。”
碳化硅衬底放量
随着世界对通信、传感和旅行的功率和效率的要求越来越高，到 2027 年，化合物半导体衬底材料的市场将增加一倍以上——与硅相比，用于功率应用的碳化硅 (SiC) 预计将显著增加其市场份额。所有大趋势（电气化、5G/6G、云计算……）都在其路线图中增加了化合物半导体器件的使用。
据Yole Group 旗下的 Yole Intelligence预测，化合物半导体衬底材料市场将从 2021 年的 9.45 亿美元增长到 2027 年的 23 亿美元，复合年增长率为 17%。
到 2027 年，用于功率应用的 SiC 将成为最大的行业， 2021-2027 年的复合年增长率为 25%，其在化合物半导体衬底中的市场份额将增加约 50%。光子学磷化铟 (InP) 市场也将增加其份额并以 20% 的复合年增长率增长。第三个主要市场，射频 (RF) GaN，包括衬底硅和 SI SiC，将保持其市场份额，但继续与其他应用一起增长，2021-2027 年复合年增长率为 11 %。
汽车的电气化和高压应用正在推动对 SiC 材料的需求，主要参与者一直在采取措施确保或增加其衬底供应。
2021年，安森美半导体（现安森美）收购了美国碳化硅制造商GT Advanced Technologies。同年，湖南三安半导体投资25亿美元在中国开设了一条涵盖从晶体生长到功率器件、封装和测试的整个供应链的碳化硅生产线，以提高其在电力电子领域的市场份额。Wolfspeed 是 SiC 衬底、外延片和工艺领域的现有领导者，最近宣布在德国新建 8 英寸 SiC 工厂，以巩固其领先地位并进军 SiC 器件市场。并且，半导体巨头英飞凌于 2022 年与汽车制造商 Stellantis 合作。这笔价值超过 10 亿欧元的交易将使英飞凌储备制造能力，并在 2022 年的下半年向 Stellantis 的一级供应商供应 SiC 芯片。
RF GaN 市场预计将在规模上增长，但市场份额不会增长，部分原因是 2019 年美国对华为的制裁影响了 GaN-on-SiC 供应链。2023年，得益于印度等各国的5G基站市场，市场有望再次获得增长动力。
