國內碳化硅情況介紹

國內碳化硅情況介紹：

比亞迪作為國內車企，在車上用碳化硅已經有差不多5、6 年的歷史，最早是在車載的OBC上用，后面是在車載彈簧、車載電控上面用，目前國內在碳化硅車型上，我們用的碳化硅的量是國內最多的，去年算上車載電控和車載 OBC，碳化硅的器件去年接近 2 個億。今年預測可能到接近 5 個億以上，甚至更大，因為今年芯片的資源非常緊張，所以導致目前還是處于瓶頸。

目前碳化硅的應用主要在車上，相對價值量更高，車上對成本的要求也沒有那么強烈，因為碳化硅在整車應用之后會有系統優勢。像碳化硅這種高端器件首先是在車上用， 其次才會去往未來工業、消費覆蓋。目前成本還相對比較高。目前車載的兩大應用，一是 電控，碳化硅的車載電控模組，我們早在2018年開發碳化硅模組，單車成本最早是在4000 以上，現在碳化硅每臺車可以做到4000以下的成本，售價也比較高。目前主要是在一些比較高性能的車上，包括相對比較高端的20萬甚至30萬以上的乘用 車上會采用碳化硅的方案。國內目前采用碳化硅方案的像比亞迪的漢和特斯拉的model 3，蔚來的ET7，以及小鵬的G9。

因為本身碳化硅的特性是高頻，在電源行業頻率越高效率也會越高，包括對于整機的收益，省電收益比較大。目前電源行業采用碳化硅之后，能做到更高頻率，可以把整個性能器件的變壓器、電源開關轉換的變壓器，整 機的尺寸做的更小。目前以欣銳科技為主的企業，主要是在開發碳化硅的OBC，這一塊我們也一直在做。2018年我們開始在自己的車上逐漸采用碳化硅OBC的方案，目前我們基本上100%的車都是采用碳化硅MOS加一些碳化硅的SBD的非常高效的OBC方案。OBC上一 般會用到4-8顆的碳化硅MOS，二極管也是4-8顆，主要是跟你的車型要不要去做雙向充 電，是否為中低端車型相關。一輛車上我們基本上能用到差不多接近200-300塊錢左右碳化硅的器件。

我們自供的芯片主要是代工，去年差不多1/3-1/2的水平。另外是進口，今年國內和海外越來越多的廠商開始在OBC上采用碳化硅Mos的方案，導致今年的產能也是非常緊張， 我們今年的車也增加了不止一倍。因為海外的廠商非常緊張，所以可以看到很多國產的廠 商陸續推出碳化硅Mos的方案，比較多的像瀚薪、瞻芯、艾特，包括國內的研究所，十三所、十五所都在推碳化硅Mos方案。目前我們也在導入一些國產，今年我們應用可能會超過2個億以上，包括我們今年自研的部分和國產的引進，不過總體來說今年的供應相對還比 較少，尤其是在電控這一塊，進口芯片相對比較緊張。

Q&A:

Q: 您剛才講的在車載碳化硅電控的模組成本大概是 4000，能不能拆一下從襯底到外延片 到器件整個價值的分配，價值量的拆解或者是計算能不能再拆一下？

A: 目前一個模塊里面是用到 36-48 顆芯片，單顆芯片在襯底上目前會占到 0.2 片—0.25 片 左右芯片的成本，按每片襯底量產 5000 價去算的話，襯底會接近 1000 塊錢以上的成本。外延會占到 200-300 的成本。剩下的就是器件加工會占到接近 30%左右，接近500、600 塊錢 的成本。襯底占 1000 以上，外延 200-300，器件會占到 500 以上，最后做成一個芯片之后， 在整個模塊里面占到超過 2000 以上的成本，包括還有良率損失。另外，封裝因為使用了一些更貴的材料，比如碳化硅的陶瓷料，包括封裝工藝做了一些更新，封裝成本會比原來硅 IGBT 模塊貴 2 倍，封裝成本會接近 1000 塊錢左右。到終端測 試的良率還是相對偏低，由于目前芯片的不穩定，所以整個良率會低于 90%，算下來就是 3000 多的成本。最開始說的 4000 是因為當時的芯片更貴，目前海外廠商賣這塊芯片不是按 一個晶圓賣給你，是按單顆芯片，比如 60，50 塊錢一顆賣給你。

Q：碳化硅跟 IGBT 的技術還是有一些差異的，以后的競爭格局或者是前 5 家的市場份額的 分布是怎么判斷的，一些小的企業因為在 IGBT 的車規認證沒有機會，轉成碳化硅以后，滲 透率提升的過程中，一些小企業有沒有可能冒出來？

A:主要還是中高端應用，對芯片的質量要求還是比較高，還是由 Fab 的工廠比較有優勢。之 前 IGBT 沒有優勢的廠商如果有 Fab 還是有機會的。

Q: 碳化硅設備這一塊怎么看，國內有沒有一些比較好的企業對碳化硅的進步比較有價值？

A：目前碳化硅的設備，特別是襯底的設備最重要的還是在溫度的均勻性，之前很多的設備 主要是用感應加熱，設備如果持續兩周以上的，溫度的均勻和一致性很重要。氣壓的控制， 目前也是比較關鍵的。設備再好，最關鍵的還是在關鍵參數的調配，比如怎么調氣壓和溫度。海外的企業在這塊也是做了很多年，包括一些缺陷和生產速度怎么平衡，如果要做的更快， 但成本會更低，但缺陷也會更多，所以整體要做一個平衡和折衷。設備這一塊國內單晶爐目前也有很多廠商在做，像襯底生長的一些關鍵參數、專業程序，我覺得目前國內很多廠商還 需要時間。外延這一塊的設備主要是海外企業了，外延跟襯底上不是一個原理，是化學方法 做，海外的外延廠商單體價格比較高，國內還是以進口為主。國內目前外延設備的廠商還沒 有看到，因為價格還比較高。

Q: 目前國內車用碳化硅的市場增速情況怎么樣，未來兩三年能達到什么樣的規模，請問您 有沒有預期？

A: 我們內部提的目標還是比較激進的，2023年 50%甚至是 60%以上實現碳化硅電控級的應 用。目前 OBC 是 100%采用碳化硅 Mos，因為相對成本增加的不多，對系統來講還有充電 效率和一些系統體積的收益。OBC 未來進展的速度會比電控更快，比如到 2025 年 OBC 國內基本上 70%-80%是用碳化硅 Mos 的方案。電控可能會相對慢一點，因為目前成本還是比較高，碳化硅的模塊單顆芯片從 80 塊錢到 60 再到 50 多還在持續的降本，目前做一個模塊 要賣到 6000、7000 以上，所以很多電控廠還是不能接受的，主要還是未來跟降本相關，未來碳化硅模塊可以做到 3000 左右價格的時候，我們覺得基本上能在國內電控實現 30%-40% 的普及率，按目前的節奏看可能就是在 2025、2026 年左右做到這樣的水平。

Q: 公司半導體是 IDM 模式，碳化硅器件供應鏈是從襯底、外延和封裝都是自己在生產， 還是現在在和其他廠商合作？

A: 襯底我們在開發，但是還沒有量產，我們覺得襯底是未來整個產業鏈里面價值鏈比較高 的，包括良率質量很關鍵，所以襯底還在開發，要兩年以上，最早在明年有一些樣品出來。外延因為投資比較大，收益也不是太高，所以這一塊未來主要是依靠外協，交給外面代工， 我們目前也投資了國內的天域，未來會綁定他做外協的一些加工。芯片我們最早已經在做 Fabless 的模式，芯片在 OBC 上也用了幾年，Fab 正在自己建，最早明年 Fab 會開始有一些 芯片投產。封裝像電控級的模塊我們 2018 年就開始開發，最早在 2020 年底開始裝車。除了 外延這一塊沒做之外，其他的我們基本都會涉及。

Q: 關于量的情況，您剛才提到 OBC 主要是一些 Fabless 公司來供，現在產能這么緊張的 情況下，如果明年的量繼續上，他們怎么實現產品量的供應呢？

A: 已經在導入國產，OBC 沒有電控那么緊張。從去年我們就引入瞻芯、瀚薪、愛仕特，今年 還引入了研究所，有十三所、十五所的器件，都能保證每月 100K 以上的出貨。自研部分現 在是積塔代工。再加上小部分外采，總體來說今年可以滿足。明年在車上還有 100 萬臺以上 的增量，需要看國產廠商產能的增量。像目前的瞻芯也在自己投資 Fab，明年 Fab 的產能也 會出來，包括愛仕特每個月能拿到 1000 片以上的產能，產能還能再往上擴。十三所目前產 能相對比較小，但也在擴展，我們在跟各個供應商溝通，OBC 上相對還好，按一臺車上 6 顆 來算的話，基本上可以支撐 100 臺以上的裝車，這一塊還是能夠滿足的。主要還是電控，本來預測今年 10%以上的替代率，差不多 15 萬臺以上的車，去年是 2 萬臺車，現在由于海外芯片的限制，像博世、ST 的芯片，博世是自己做電控，ST 是只供特斯拉，所以今年我們是拿不到更多了晶圓產能，只能供到 6-8 萬臺左右的量了，缺口還是比較大的。我們也去找過 一些國內廠家，目前要么是良率做的很差，要么是可靠性還沒有那么高。

Q: 上游襯底這部分，WOLFSPEED 的襯底很多已經被鎖定了，國內就算代工產能擴產的 話，上游襯底這一塊能保證這個量的供應嗎？

A: 目前天科合達、山東天岳產能還比較充足，目前可以滿足 SBD，OBC，電控目前還沒有國內的可用。

Q: 產業格局復雜，后續什么樣的企業才能最終勝出？

A:碳化硅未來 50%以上應用還會在車載電控上，未來誰先突破電控車規級別應用，誰就能有機會勝出。目前我們外購芯片的車載模塊已經上車了，國內斯達也上車了。三安光電目前有做封裝的開發，但是離上車還有一兩年的時間。目前碳化硅模塊上車的主要就是這幾家，這幾個廠家也在開發器件，因為有自己系統的車載應用，去開發器件會相對比較容易一些。做 代工業務的廠商，瞻芯應該比較快一點，他在義烏投了一些 Fab，設備很多都到位了，最早明年芯片就可以投產，是做代工模式業務里面目前相對最快的。國內目前的進展快的就是這幾家，相對會有一些優勢。

Q: 國內有的廠商 15mΩ和 17mΩ能出來，有代表意義嗎？

A: 沒有代表意義。有的成品一個模塊成本 30000 塊，一片只有不到 10 顆樣品。良率、可靠性也還沒有得到認證。

Q: 陶瓷襯板 AMB 比 DBC 襯板導熱性能更好，但成本要上漲 10%-15%，有必要替換嗎？

A: 硅的應用上，英飛凌 IGBT+SBD 的模塊有 660A，820A,950A，三個規格。能達到 950A 就是因為用了 AMB 基板。他的 AMB 是 DBC 成本兩倍左右，因為用了比較薄的 AMB，但是可以帶來電流輸送能力的 15%以上的提升，比較劃算，根據應用需求來選取。碳化硅應用，AMB 必須要選用，因為碳化硅頻率高，功率密度是 IGBT 的 2-3 倍，需要更強散熱，如果繼續使用 DBC 會影響器件壽命，AMB 基板要求 0.8mm 的銅板，成本是 DBC 的三倍、四倍。

審核編輯：湯梓紅