高壓快充風頭正盛，碳化硅需求擴大，多個項目面臨落地

隨著碳化硅（SiC）在電動汽車、新能源等領域的應用日益廣泛，市場需求不斷增長。近期，一批碳化硅項目集中開工，部分公司接到批量訂單，推動了碳化硅加速量產。

傳播星球App聯合創始人由曦向《證券日報》記者介紹，碳化硅的應用場景主要包括電動汽車、光伏發電、充電樁、電力電子等領域。近年來，我國在碳化硅領域的研究和應用取得快速發展，一些項目已經落地實施。

例如，在新能源汽車的高壓充電技術方面，碳化硅作為其中的關鍵材料，其需求正日益增長?！疤蓟枳鳛橐环N優良的半導體材料，具有耐高壓、導熱好、耐高溫等優點，是實現高壓快充技術的核心材料，能夠顯著提高新能源汽車的充電效率和續航里程。目前碳化硅技術已經可以滿足現階段800V高壓快充的需要。”蓋世汽車研究院研究員王顯斌在接受《證券日報》記者采訪時表示。

據悉，目前國內一些知名車企如小鵬、極狐等都已經推出了采用碳化硅材料的高壓快充車型。這些車型具備快速充電、長續航里程等優勢。

王顯斌介紹，比如小鵬汽車G6全系均采用800V高壓快充技術，充電10分鐘續航增加300KM，755續航的后驅G6保守估計可實現500KM的實際續航；極狐阿爾法s全新hi版、阿維塔11等也都支持高壓快充；理想汽車下一款MEGA將是全球首款搭載5C麒麟電池的車型，也屬于高壓純電車型。

洪泰基金投資人周光濤表示，碳化硅行業已從導入期進入成長期，下游電動車、光伏等行業在高電壓、大電流趨勢下對其需求增長。隨著電氣化趨勢的持續推動，國產碳化硅產業鏈的相關配套逐步成熟，工藝成熟、成本下降將推動碳化硅功率器件實現更為廣泛的市場應用。

TechInsights電動汽車服務報告表示，預計碳化硅市場收益在2022年至2027年期間將以35%的復合年增長率從12億美元增長到53億美元。到2029年，該市場規模將增長到94億美元（約663億人民幣），其中中國將占一半。


多個碳化硅項目宣布簽約和落地

6月7日，意法半導體和三安光電先后官宣，雙方擬合資建造一座可實現大規模量產的8英寸碳化硅器件工廠。該合資廠全部建設總額預計約32億美元（約合人民幣228億元）。上述項目仍需監管部門批準。

意法半導體介紹，預計合資工廠建設總投資約32億美元，其中未來5年資本支出約24億美元。具體到三安光電，其將通過子公司湖南三安在重慶設立全資子公司重慶三安半導體有限責任公司（暫定名）參與合資工廠建設，預計投資總額為70億元。

根據公告，合資公司的注冊資本為6.12億美元，湖南三安持股比例為51%，意法半導體持股比例為49%，均以貨幣資金分期出資。

上述合資廠計劃2025年第四季度開始生產，預計2028年全面落成，規劃達產后每周生產1萬片8英寸碳化硅晶圓。

此外，三安光電將利用自有碳化硅襯底工藝，單獨建造和運營一座新的8英寸碳化硅襯底制造廠，以滿足合資廠的襯底需求，每年規劃生產的8英寸碳化硅襯底為48萬片。

值得注意的是，上述合資廠將作為意法半導體在中國的專用晶圓代工廠，采用其碳化硅專利制造工藝技術，專注于為其生產碳化硅器件，以滿足國內客戶的需求。

“合資廠的成立將有力推動碳化硅器件在中國市場的廣泛采用。”三安光電首席執行官林科闖表示，這是公司朝著成為碳化硅專業晶圓代工廠這一目標邁出的重要一步。

8月8日，天科合達全資子公司江蘇天科合達半導體有限公司（簡稱“江蘇天科合達”）碳化硅晶片二期擴產項目開工活動在徐州市經濟開發區成功舉辦。

資料顯示，該項目將新增16萬片產能，并計劃明年6月份建設完成，同年8月份竣工投產，屆時江蘇天科合達總產能將達到23萬片。

另據杭州日報報道，近期位于衢州常山縣的浙江大和半導體產業園三期建設項目竣工，這標志著常山正式成為全球半導體裝備核心零部件重要制造生產基地。其中由浙江富樂德半導體材料科技有限公司導入的化學氣相沉積碳化硅生產線有望填補國內空白，破解集成電路半導體裝備卡脖子技術問題，為半導體行業發展貢獻力量。

浙江大和半導體產業園三期建設項目由浙江盾源聚芯半導體科技有限公司和浙江富樂德半導體材料科技有限公司投資建設，總投資近20億元。

項目全部滿產后，浙江大和半導體產業園將實現年產值近50億元，成為集高純石英部件、精密半導體金屬部件、熱電半導體制冷器件、高純硅部件、化學氣相沉積碳化硅，精密半導體陶瓷產品的生產、研發、銷售為一體的全球半導體裝備核心零部件重要制造生產基地。


高壓快充推動碳化硅加快量產腳步

“整車選擇高壓架構是實現超級快充的必經之路，800V左右的高壓在當前可支撐實現2C快充?！比A為數字能源技術有限公司智能電動領域副總裁彭鵬表示，對于一輛搭載100kW電量的電動汽車而言，在當前400V電壓平臺、250A電流下，需要30分鐘才能充電30%至80%，而如果電壓提升到800V，15分鐘能實現電池充滿，達到4C的效率，基本滿足現階段消費者的快充需求。

要構建800V高壓平臺，碳化硅功率器件是關鍵。一位業內人士告訴《中國電子報》記者，碳化硅取代硅基IGBT是不可逆的趨勢，尤其是在800V充電架構之下，硅基IGBT已接近性能極限，很難滿足主驅逆變器的技術需求。

劉朝輝介紹，碳化硅材料性能優越，耐高溫、高壓、高頻，是800V電壓平臺下功率器件的首要選擇。采用SiC MOSFET可以減小開關損耗、提高工作頻率，增加系統功率密度，超越采用IGBT器件系統的性能。

小鵬汽車功率系統負責人表示：“采用碳化硅的高壓電機控制器，CLTC（中國輕型汽車行駛工況續航）工況能量轉換效率可提高3%~4%，實現整車續航里程的提升?！?/span>

盡管碳化硅成本過高問題一直飽受詬病，但多位業內專家指出，整車廠一般不會單一考慮單個功率器件成本變化，而是更加關注整車成本變化。碳化硅方案能夠提升整車系統效率，并未提高整車成本。

“目前單個碳化硅功率器件的價值量約為硅基IGBT的3倍。但在高壓平臺碳化硅方案下，電驅動系統開關頻率提高，線路電流減小，器件更緊湊，大大節省了電纜、動力電池、冷卻系統等部件成本，綜合下來，使用碳化硅可以實現不大幅增加整車成本但顯著提升充電速度的效果。未來，碳化硅規?；慨a之后，成本會繼續下探，為降低整車成本創造更大空間?！眲⒊x預計，800V高壓碳化硅平臺或將在2025年后逐步普及，屆時，電動汽車有望實現充電5-10分鐘續航500公里，與傳統油車加油3-5分鐘實現的續航里程相當。


整車廠系統集成助力大規模推廣

下游的整車企業是當前碳化硅功率半導體的最大客戶。設計制造企業與承擔系統集成任務的整車廠協同合作，為碳化硅市場茁壯成長提供了土壤。

積塔半導體副總經理劉建華告訴記者：“碳化硅最終的目標是要滿足終端客戶的需求，一定是從產品定義開始，結合終端客戶的需求來規劃系統集成、器件性能、產品性能，因此從設計到代工制造，再到整車廠系統集成，各個環節一定要互相配合，甚至要敢于給上下游一些試錯的機會。”

劉建華表示，目前碳化硅領域的上下游聯動模式主要有兩種：一種是由政府牽頭，以項目形式串聯產業鏈；另一種則是產業鏈上各家企業和整車廠、零部件企業互動。政府推動與行業聯動兩輪并進，這基本上遵循了當初車規級IGBT的產業聯動模式，有望推動中國碳化硅產業迅速追趕國際領先企業。

這也與整車廠當前的發展方向不謀而合?！拔覀兿Ｍ懿粩喟堰@種高效的技術應用起來，支持國家的‘雙碳’戰略。”上汽創新研發總院捷能公司電驅業務部首席工程師王東萃告訴記者，“但是，目前碳化硅的成本仍然較高，制約了技術的大規模推廣?！?/span>

據悉，目前在800V高壓平臺上用碳化硅功率器件全面替代硅基IGBT，會使電驅系統成本增加15%-30%。同時，平臺電壓升高也會導致電池成本上升5%-10%，綜合下來，會使整車成本增加數千元。在目前汽車市場競爭激烈的大環境中，這樣的成本增加不容小覷。在應用更廣的400V電壓平臺上，雖然400V電池包的成本相比800V成本友好一些，但目前400V的碳化硅應用增效相比800V會少一些，故400V整車也面臨不小的成本壓力。

為了加快碳化硅國產化進程，推動碳化硅更快、更多地上車，包括上汽在內的中國多家整車企業與上游企業展開了緊密的合作，以產業鏈協同促進上下游共贏。與此同時，上汽通過產業金融投資也已完成了對碳化硅半導體產業鏈的相關布局，將包括襯底原材料企業天科合達、天岳先進，設計/制造企業華大半導體、積塔半導體、瞻芯電子等優質企業融入上汽產業生態，形成價值共創共同體，共同推動碳化硅產業鏈上下游的業務協同和資源整合。

王東萃表示：“現在整車的集成度愈發提高，深度集成需要上下游更多合作。系統中，功率器件的空間、體積如何做到最優？性能與電機怎么緊密地結合？產品可靠性如何提高？針對這些問題，我們作為整車廠，可以和上游供應商聯合定義、聯合開發，共同把性能做到更好?！?/span>

據王東萃預計，到2026年，碳化硅產業的良率會提高，生產規模也會擴大，屆時會帶動整車綜合成本逐漸下降到與硅基IGBT持平，應用前景相當廣闊。