最近，长安汽车旗下SiC电驱已经实现量产，即将批量“上车”，而子公司的碳化硅车型已经实现交付。


青山SiC电驱量产

批量交付深蓝汽车

7月28日，重庆青山工业宣布，他们的首款基于碳化硅的七合一电驱总成PEF20B02成功实现量产，搭载长安深蓝车型批量供货。

据“行家说三代半”了解，青山公司是长安汽车的子公司，该SiC电驱被深蓝汽车S7车型所采用。

据悉，PEF20B系列电驱总成是一款七合一电驱总成，集成了电机、电机控制器、减速器、充电机、220V电源、直流变换器、高压分线盒，最大输出扭矩3600N.M，最高输出转速1420RPM。

据“行家说三代半”了解，PEF20B01已于2022年11月正式投产下线，该产品最高效率达94.5%，NEDC工况平均效率大于85.5%，在行业内具备一定的领先性。

据青山公司产品开发部项目总监杨新涛此前介绍，他们的主驱七合一电驱的功率模块采用了SiC器件，高压油冷永磁同步电机采用Hair-pin扁线，800V高压平台，电机功率密度达到6.5kW/kg，最高效率超过97.5%，CLTC工况效率超过94.5%。


优秀的功率器件材料

半导体材料是用于制造半导体器件和集成电路的关键电子材料。

在过去的十年里，全球各国纷纷布局第三代宽禁带半导体材料的产业化进程，主要包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氮化铝（ALN）、氧化镓（Ga2O3）等。其中，碳化硅作为第三代半导体材料的核心，具备耐高压、耐高温、低能量损耗和高功率密度等优势。

相较于硅基功率器件，碳化硅功率器件采用碳化硅为衬底，可实现功率模块的小型化和轻量化。

碳化硅材料相较于硅材料具有高出10多倍的击穿场强，使得在相同的耐压值下，碳化硅功率模块的导通电阻和尺寸仅为硅的1/10，从而显著降低了功率损耗。

碳化硅材料还具有大禁带宽度（约为硅的3倍）、高热导率（约为硅的3.3倍）以及高熔点（2830°C，约为硅的1410°C的两倍）等特性。这使得碳化硅器件在减少电流泄露的同时，能够大幅提高工作温度。

在相同规格的条件下，碳化硅基MOSFET与硅基MOSFET相比，其尺寸可以大幅减小至原来的1/10，导通电阻也至少降低至原来的1/100。这导致碳化硅基MOSFET相较于硅基IGBT总能量损耗大幅降低70%。

目前，碳化硅材料主要应用于功率和射频器件。

部分应用中的碳化硅器件已经开始大规模出货，并在汽车、充电桩、光伏逆变器、轨道交通等领域得到了商业化应用。特别是在电动车电驱中的650V SiC模组已经实现大批量出货。

据Yole预测，1200V模组产品预计将在未来1-2年内在光伏逆变器中开始广泛应用。


碳化硅产业链

碳化硅器件的产业链主要包括三大环节：衬底、外延和器件制造。器件制造环节又可细分为设计、制造和封测。

从工艺流程角度来看，碳化硅器件的生产首先由碳化硅粉末经过长晶形成晶碇。接下来，经过切片、打磨和抛光等步骤，得到碳化硅衬底。在衬底上通过外延生长得到外延片。最后，外延片经过一系列工艺步骤，包括光刻、刻蚀、离子注入、沉积等，最终制造成碳化硅器件。

在碳化硅产业链中，衬底和外延环节占据了价值的70%。碳化硅衬底的成本占整个器件的47%，外延成本占23%，两者在碳化硅器件产业链中具有重要地位。

相比之下，后道的器件设计、制造和封测环节仅占整个器件成本的30%。


竞争格局集中，国内衬底厂商奋起直追

衬底市场竞争格局集中，海内外厂商发展模式差异大。国外企业多以 IDM 模式布局全 产业链，如 Wolfspeed、罗姆及意法半导体等，而国内企业倾向专注于单个环节制造，如衬底领域的天科合达、天岳先进，外延领域的瀚天天成、东莞天域半导体。

碳化硅衬底的市场规模有望快速增长。根据中商产业研究院数据，2022 年全球导电型 碳化硅衬底和半绝缘型碳化硅衬底市场规模分别为 5.12 和 2.42 亿美元，预计到 2023 年市 场规模将分别达到6.84 和2.81 亿美元。2022-2025年，导电型碳化硅衬底CAGR 达34%。 根据中商产业研究院数据，海外厂商垄断碳化硅衬底市场。2020 年碳化硅衬底中海外 厂商市占率达 86%，其中 Wolfspeed 市占率达 45%，Rohm（收购 SiCrystal）排名第二， 占 20%的市场份额。国内企业天科合达、天岳先进分别占据了 5%、3%。

分导电型和半绝缘型市场看：1）2020 年全球导电型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed 市占率达 62%，CR3 约 89%，国内份额最大的天科合达仅占 4%；2）2020 年全球半绝缘 型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed、II-VI 分别占 33%、35%的市场份额，CR2 约 68%， 国内天岳先进占 30%。

国外垄断厂商运用先发优势继续扩产。Wolfspeed 位于纽约的莫霍克谷工厂现已投产 （8 英寸），预计 2023-2024 年产能达 72 万片/年（相当于 150 万片 6 英寸）。此外， Wolfspeed 一期建设投资 13 亿美元在北卡罗来纳州查塔姆县建造的 8 英寸碳化硅生产工 厂，预计2024 年完工后带来超10 倍产能扩充；II-VI 建设美国宾夕法尼亚州伊斯顿的工厂， 预计 2027 年产能达 100 万片/年 6 英寸；日本罗姆预计 2025 年衬底产能扩展至 30-40 万 /年。

国内厂商奋起直追。预计天科合达 2025 年底，6 英寸有效产能达 55 万片/年；预计天 岳先进的上海临港工厂，2026 年达产产能为 30 万片/年。 我们认为国产衬底厂商进展超预期。2023 年 4 月，天岳先进 2022 年年报披露与博世 集团签署长期协议；5 月，英飞凌宣布与天科合达和天岳先进 2 家 SiC 衬底厂商签订长期 协议，并预计 2 家供应量均将占到英飞凌长期需求量的两位数份额。这是国产 SiC 的里程 碑事件，体现国产 SiC 衬底龙头获国际器件大厂认可，衬底良率和性能提升超预期。 23 年 6 月，意法半导体宣布将与三安光电在中国成立 200mm 碳化硅器件制造合资企 业公司，三安光电将建造并单独运营一座新的 200 毫米碳化硅衬底制造厂，使用自己的碳 化硅衬底工艺来满足合资企业的需求。